LE ROCCE

1. LE ROCCE

2. LE ROCCE ROCCIA: aggregato naturale di diversi minerali, talvolta anche di sostanze non cristalline, di aspetto solido e compatto, che forma una massa ben individuabile, distinta da altre masse analoghe. In genere le rocce sono eterogenee , costituite cioè da più specie di minerali, ma non di rado ci imbattiamo in masse rocciose omogenee, formate da un solo minerale, come un ammasso di calcare, gesso o salgemma. IMPORTANTE: su grande scale le rocce omogenee contengono, diffuse, tracce di altri minerali che tolgono alla roccia quella uniformità chimica che di norma caratterizza un minerale PETROGRAFIA: si occupa della descrizione approfondita dei vari tipi di rocce. PETROLOGIA: studia la genesi delle rocce, cioè gli ambienti in cui i complessi lapidei si sono formati e delle trasformazioni che hanno subito nel tempo. Lo studio di una roccia comincia sul terreno con osservazioni semplici, spesso elementari, su alcune caratteristiche macroscopiche: aspetto omogeneo o alternanza di livelli diversi, presenza o assenza di stratificazioni, rapporti con le rocce circostanti. Si passa poi, sempre sul terreno, alla valutazione, senza l’aiuto di particolari strumenti, della durezza (basta un temperino), del colore, della presenza di minerali e di fossili: tutte osservazioni preliminari per vedere se la massa è uniforme oppure formata da tanti granuli, o cristalli, di natura e composizione diversa.

3. LE ROCCE • Per la definizione precisa di una roccia è necessario identificare: • il tipo e il numero dei minerali presenti; • i loro rapporti geometrici (forma e dimensione dei granuli minerali, disposizione reciproca nella roccia…) • L’identificazione di molte specie mineralogiche si può fare spesso direttamente sul terreno, eventualmente con l’aiuto di una lente, ma per rocce a grana fine è necessario ricorrere a prove di laboratorio con osservazioni al microscopio, esame a raggi X, analisi chimica quantitativa. • E’ importante individuare i rapporti tra i minerali che costituiscono una roccia, sia come abbondanze relative, sia come ordine di formazione, quando non si sono generati contemporaneamente. Poiché la composizione chimica dei minerali è nota, si può risalire alla composizione chimica della roccia.

4. LE ROCCE • Le masse rocciose di cui è costituita la crosta terrestre si originano e si evolvono in condizioni molto varie, che si possono sintetizzare in tre grandi processi litogenetici. I tre processi che danno origine alle rocce prendono i nomi di: • magmatico (o igneo) • sedimentario • metamorfico • Gli stessi nomi indicano i tre gruppi di rocce che ne derivano: rocce magmatiche (o ignee), rocce sedimentarie, rocce metamorfiche.

5. LE ROCCE Processo magmatico: la caratteristica tipica di questo processo è la presenza di un fuso (magma) ad alta temperatura, in condizioni di pressione molto varie. La progressiva cristallizzazione del fuso per diminuzione della temperatura porta alla formazione di aggregati di minerali che costituiscono le rocce magmatiche (o ignee). La cristallizzazione di un magma si completa, in ogni caso, a temperature non inferiori a 650°C, quando rimangono in circolazione molti fluidi caldissimi e ricchi di numerose specie ioniche, queste raffreddandosi danno origine a ammassi di minerali che si formano in condizioni definite post-magmatiche. Processo sedimentario: comprende l’alterazione e l’erosione dei materiali rocciosi che affiorano in superficie (dove sono attivi i cosiddetti agenti esogeni, quali l’acqua, il vento, il ghiaccio) e il successivo trasporto e accumulo, che portano alla formazione delle rocce sedimentarie. Tale definizione comprende anche gli accumuli lapidei derivati direttamente o indirettamente da attività biologiche. Il processo sedimentario si svolge sulla superficie terrestre o nelle immediate vicinanze, per cui è caratterizzato da basse temperature (all’incirca tra 0° e 150°C) e da bassa pressione. Processo metamorfico: ha come caratteristica fondamentale la trasformazione, che avviene per reazioni allo stato solido (senza cioè l’intervento di soluzioni o fusi, come negli altri processi) di rocce preesistenti (magmatiche o sedimentarie) che vengono a trovarsi in condizioni diverse rispetto a quelle di origine: i minerali preesistenti, non più stabili, vengono distrutti e se ne formano altri, in equilibrio con le nuove condizioni; si originano così le rocce metamorfiche. Le temperature sono comprese tra i 300° e gli 800°C, quindi tra quelle tipiche del processo sedimentario e quelle tipiche del processo magmatico, mentre le pressioni sono quasi sempre elevate. Il processo si svolge entro la crosta e coinvolge nella trasformazione ampi spessori di rocce.

6. LE ROCCE • Le rocce che affiorano in superficie, che sono cioè direttamente osservabili, non sono molto estese perché, oltre alle masse d’acqua che ricoprono gran parte del globo, le distese continentali sono in alta percentuale coperte da suolo vegetale, boschi, praterie, steppe, tundre, tuttavia sotto questa copertura ci sono sempre ammassi rocciosi di uno dei tre gruppi. • La superficie delle terre emerse ‘’ripulita’’ dalla copertura vegetale e dal suolo (che rappresenta l’alterazione delle rocce a contatto con l’atmosfera) è formata: • per il 55-60% da rocce metamorfiche • per il 35-40% da rocce ignee • per il 5% da rocce sedimentarie A debole profondità i continenti sono formati da rocce metamorfiche, mentre a forte profondità dominano le rocce ignee, che costituiscono grossi ammassi detti plutoni o batoliti. Se si considera la crosta terrestre nel suo insieme, ovvero anche la parte che si estende sotto tutti gli oceani e che è formata da vaste masse di origine magmatica, la percentuale delle rocce ignee aumenta.

7. LE ROCCE ROCCE MAGMATICHE O IGNEE Buona parte delle rocce della crosta terrestre si sono formate per solidificazione in profondità, nel tempo geologico, di masse materiale fuso; in altri casi invece la solidificazione è avvenuta in superficie, dove il materiale fuso può giungere sotto forma di lava per fenomeni vulcanici. In tutti e due i casi si tratta di rocce magmatiche, chiamate anche ignee o eruttive, che derivano dal magma. Massa fusa, di dimensioni notevoli, che si forma a profondità variabili, entro la crosta terrestre o la parte del sottostante mantello (in genere tra i 15 e i 100 km). Tale massa fusa è una miscela complessa, ad alta temperatura, di silicati, ricca di gas in essa disciolti. MAGMA Se dopo la sua formazione il magma subisce un raffreddamento, inizia il processo di cristallizzazione: dal fuso si separano via via, secondo il loro punto di fusione, vari tipi di minerali, dalla cui aggregazione finale risulterà formata una nuova roccia.

8. LE ROCCE Nel caso delle rocce intrusiveil magma cristallizza con una lenta diminuzione di temperatura, poiché uno spesso strato di roccia impedisce la dispersione improvvisa del calore e inoltre è causa di forti pressioni sulla massa fusa. La massa fusa contiene molti elementi aeriformi (componenti volatili), di cui i più importanti sono: vapore acqueo, idrogeno, cloro, acido cloridrico, fluoro, acido fluoridrico, anidride solforosa;sono inoltre presenti vari elementi metallici: rame, piombo, zinco, stagno, molibdeno. Tali componenti volatili conferiscono particolare fluidità alla massa magmatica, facilitando a mobilità delle molecole e quindi il processo di cristallizzazione, per questo sono anche detti agenti mineralizzatori. TEMPERATURA - PRESSIONE - COMPONENTI VOLATILI => sono i fattori che regolano la progressiva solidificazione di una massa magmatica. La solidificazione di una massa magmatica avviene in tempi molto lunghi e la roccia intrusiva che ne deriva è formata da cristalli di dimensioni visibili a occhio nudo, presenta quindi una struttura granulare.

9. LE ROCCE Nel caso delle rocce effusiveil magma risale fino in superficie dove trabocca come lava : in questo caso la temperatura passa rapidamente da circa 1000 °C a quella ambiente, la pressione scende in brevissimo tempo da valori molto alti (diverse migliaia di atmosfere) a quella ordinaria, i componenti volatili si disperdono. In queste condizioni solo una piccola parte della massa magmatica, finchè è ancora in profondità o mentre sta risalendo , può formare cristalli di dimensioni apprezzabili e questi prendono il nome di fenocristalli (dal greco feno, apparire, essere evidente). La gran parte della massa magmatica, invece, solidifica rapidamente in superficie sotto forma di minutissimi cristalli, visibili solo al microscopio, o sotto forma di sostanza, almeno in parte, vetrosa (amorfa). Le rocce, quindi, hanno una pasta di fondo microcristallina e in parte amorfa, con sparsi qui e là un certo numero di fenocristalli. In questo caso si parla di struttura porfirica(dal loro tipico rappresentante che è il porfido). Le rocce ipoabissalicristallizzano invece a profondità intermedie in tempi piuttosto brevi, dato il rapido raffreddamento favorito dalle dimensioni ridotte dei corpi interessati, e in genere sotto una pressione tale da non lasciare sfuggire molti gas. Pur essendo intruse, hanno una struttura simile a quella delle rocce effusive.

10. LE ROCCE Come classificare le rocce magmatiche I magmi possono avere composizioni diverse, per cui la cristallizzazione può portare nei vari casi a rocce che differiscono tra loro per i vari tipi di minerali in esse aggregati.

11. LE ROCCE IMPORTANTE: il termine ‘’acido’’ in Petrografia non ha lo stesso significato che in Chimica e indica esclusivamente la presenza, nell’analisi di una roccia ignea, di silice (libera o combinata nei silicati) in quantità elevata, superiore al 65% in peso. Tra le rocce ignee si può quindi operare una prima suddivisione in base al contenuto in silice, da cui dipende la formazione di certi minerali piuttosto che di altri. Bisogna però tener conto di un’altra importante distinzione , basata sul contenuto di elementi alcalini (sodio e potassio) rispetto al contenuto di elementi alcalino-terrosi (calcio e magnesio). Su tale base si distinguono: rocce della serie calcalcalinae rocce della serie alcalina. Una serie magmatica è un insieme di rocce ignee diverse, ma unite tra loro dall’origine comune e dal rapporto silice/alcali.

12. LE ROCCE La composizione chimica di un magma fuso condiziona la qualità e quantità dei minerali contenuti nelle rocce che da esso derivano; a seconda della modalità di solidificazione, inoltre, si possono formare cristalli grandi, piccoli o microscopici o addirittura si può arrivare allo stato vetroso (non cristallino). Quando in una roccia abbondano minerali ricchi di Si e Al, la relativa roccia è detta sialica e anche questi minerali sono detti sialici, se in una roccia abbondano minerali ricchi di Ca, Fe e Mg la roccia è detta femica e questi minerali sono detti femici. La composizione di una roccia ignea si stabilisce determinando al microscopio i tipi e le relative quantità di minerali che essa contiene, abbinando ai dati ottici quelli di un’indagine chimica. Numerose analisi effettuate hanno permesso di mettere insieme una classificazione dettagliata delle rocce ignee: all’interno delle serie calcaline e alcaline, si sono individuate così numerose ‘’famiglie’’ di rocce, ognuna corrispondente a una determinata associazione di minerali.

13. LE ROCCE Famiglia dei graniti (magma acido) Intrusive Effusive Caratteristiche: contengono molti granuli di quarzo, traslucido e incolore, molti cristalli di feldspati (ortoclasio bianco o rosa e plagioclasi ricchi in Na) e varie laminette cristalline di mica nera (biotite). Origine: le masse fuse di tipo granitico vengono generate a grande profondità (qualche decina di km) e consolidano lentamente (alcuni milioni di anni) dando origine ad ammassi di rocce durissime, lunghi di solito da qualche decina ad alcune centinaia di km. Questi corpi prendono il nome di batoliti (dal greco batìs= profondo) e si formano in quei settori di crosta dove si originano le grandi catene montuose Caratteristiche: rioliti o lipariti che possono assumere l’aspetto vetroso delle ossidiane ( a pasta tutta vetrosa per la rapidità di raffreddamento), o quello bolloso e spugnoso delle pomici, masserelle rotondeggianti, biancastre e piene di cavità un tempo occupate da bolle di gas Curiosità: le lipariti di età antica venivano chiamate un tempo porfidi. Questa distinzione è poco significativa dal punto di vista petrografico, infatti è stata abbandonata. Continua però ad essere usata particolarmente nei nomi commerciali delle rocce.

14. LE ROCCE Sezione sottile di granito Bianco/Nero = quarzo Grigio = feldspati (ortoclasio e plagioclasi sodici) Altri colori = miche Ossidiana Pomice

15. LE ROCCE Famiglia delle dioriti (magma neutro) Intrusive Effusive • Quarzodioriti • Gabbrodioriti(più ricche di minerali femici). • Daciti • Andesiti (o porfiriti): sono il prodotto che caratterizza l’attività degli allineamenti di vulcani che fiancheggiano le grandi fosse abissali, come la catena di vulcani delle Ande, da cui queste rosse hanno preso il nome. Curiosità: questa famiglia comprende le più belle rocce eruttive ornamentali, suscettibili di una perfetta pulitura e molto resistenti. Le migliori cave di queste rocce, note con il nome commerciale o artistico di ‘’porfido verde antico’’ o ‘’porfido rosso antico’’, erano in Grecia e Africa settentrionale e sono ora esaurite. Con migliaia di frammenti ricavate da lastre di porfido depredate dai monumenti romani, i maestri cosmateschi hanno costruito, nelle chiese romaniche, magnifici pavimenti ad ornamentazione geometrica, pulpiti e amboni.

16. LE ROCCE Sezione di ‘’porfido verde antico’’ Porfirite andesitica, con fenocristalli di plagioclasio bianco – verdastro, immersi in una pasta di fondo verde cupo Roma, Museo Nazionale Romano. Tarsia in pietre dure e pasta vitrea con sfondo in Porfido Verde Antico.

17. LE ROCCE Ambone per la lettura del Vangelo con lastre in porfido rosso d’Egitto e rotae in porfido verde di Grecia, XIII secolo. Roma, basilica di San Lorenzo fuori le Mura.

18. LE ROCCE Famiglia dei gabbri (magmi basici) Intrusive Effusive Sono rocce scure, con plagioclasi calcici associati a pirosseni, anfiboli e olivina, dette rispettivamente gabbri pirossenici, anfibolici e olivinici. Sono i basalti, il tipo più diffuso tra tutte le rocce effusive, che formano anche il pavimento di tutti gli oceani. Questo gruppo non dà rocce di particolare importanza nell’industria delle pietre ornamentali. Il basalto serve invece in grande quantità per le massicciate ferroviarie, dato che queste rocce resistono alle vibrazioni senza sgretolarsi. Sono di grande interesse teorico in quanto molti studiosi ritengono che il globo terrestre nei primi tempi della sua vita avrebbe avuto una crosta superficiale (priva di acque perché ancora troppo calda) omogenea e simile al basalto. Anche le rocce lunari possiedono in buona parte la stessa composizione. Basalto: formato da una pasta di fondo microscristallina e rari e minuscoli fenocristalli di plagioclasio e pirosseno (di colore da verde molto scuro a nero.) Gabbro: formato da plagioclasi (ricchi di calcio) e da pirosseni, di colore scuro.

19. LE ROCCE Selciato del gigante (Irlanda del Nord) Sono colonne basaltiche formatesi circa 60 milioni di anni fa da un’eruzione vulcanica. Kirkjugólfsignifica letteralmente ‘’pavimento di chiesa’’. Si trova vicino a Kirkjubæjarklaustur (Islanda)questa ‘pavimentazione’ misura circa 80 m². Le colonne di basalto sono state erose, tutte alla stessa altezza, da ghiacciai e onde.

20. LE ROCCE Queste formazioni di trovano nello stato di  Sakhalin, in Russia. Sotto la pressione degli elementi le grandi colonne di basalto si staccano e franano al suolo. Svartifoss significa letteralmente ‘’cascata nera’’, dal colore scuro del basalto su cui l'acqua scorre.  Si trova nello Skaftafell National Park (Islanda)

21. LE ROCCE Los PrismasBasálticos(Messico)nei pressi della diga di San Antonio Dam facevano parte della Santa MaríaRegla Hacienda che li promuoveva dal punto di vista turistico già nel 1803. Pillow lava (lava a cuscino) sul fondo dell’oceano.

22. LE ROCCE Le lave a cuscino (pillow) sono blocchi rotondeggianti, con dimensioni che variano da pochi centimetri fino a qualche metro, che si formano durante le eruzioni basaltiche sottomarine, in gran parte localizzate lungo le dorsali oceaniche. Si tratta delle rocce vulcaniche più abbondanti eruttate sulla terra. In superficie esistono affioramenti di lave a cuscino provenienti da antiche dorsali trascinate dai movimenti delle placche litosferiche sulla terraferma.

23. LE ROCCE Famiglia delle peridotiti (magmi ultrabasici) Sono formate in gran parte da olivina, le più note sono le peridotiti, nere, pesanti. Spesso si trovano in giacimenti minerari di alto valore, come quelli dei composti del cromo. Hanno distribuzione limitata sui continenti, mentre sono il costituente fondamentale del mantello superiore*. * Ilmantello terrestre è uno degli involucri concentrici che costituiscono la Terra. Si tratta di un inviluppo solido, a viscosità molto elevata, compreso tra la crosta e il nucleo, avente uno spessore di circa 2970 km.

24. LE ROCCE Famiglia delle rocce alcaline Magmi alcalini neutri Magmi alcalini ultrabasici Intrusive Effusive Intrusive Effusive • Leucititi, caratterizzate da fenocristalli tondeggianti e biancastri di leucite sparsi in una pasta di fondo grigia. • Sieniti:prive o poverissime • di quarzo e ricche di ortoclasio. • Trachiti Molto rare Queste rocce sono caratterizzate dalla presenza di feldspatoidi, come la leucite e la nefelina. Leucitite Leucitite

25. LE ROCCE Curiosità: le leucititisono molto comuni tra le colate dei vulcani nel Lazio e nella Campania (nel Lazio sono note anche come ‘’basaltine’’ o ‘’selci’’) e sono utilizzate per lastricati, ad esempio le strade romane o i sanpietrini. La caratteristica di questo tipo di pavimentazione è di non essere cementata, ma solo posata e poi battuta su un letto di sabbia e/o pozzolana: questo le conferisce elasticità e capacità di coesione e adattamento al fondo stradale. Ha anche il pregio di "lasciar respirare il terreno" grazie agli spazi tra una piastrella e l'altra; inoltre si può adattare molto facilmente all'irregolarità del terreno ed è molto resistente. I suoi lati negativi sono che non garantisce un terreno uniforme e, se bagnato, può diventare piuttosto scivoloso, rendendolo inadatto a velocità sostenute. Altro aspetto negativo è il fatto di presentare una superficie poco regolare, quindi poco confortevole e anche rumorosa durante il transito dei mezzi di trasporto.

26. LE ROCCE ORIGINE DEL MAGMA Sulla terra le rocce acide e basiche sono molto più abbondanti di quelle neutre, essenzialmente si può dire che la crosta continentale è formata da rocce acide, quella oceanica da rocce basiche. Inoltre tra le rocce intrusive dominano i termini acidi (graniti), tra le rocce effusive invece i termini basici (basalti). • Perché? • Il magma proviene dalla fusione di porzioni della parte superiore del mantello o della crosta: • fusione del mantello: magma primario, ultrabasico, di composizione prossima a quella del basalto ad alta temperatura (1200-1400 °C), molto fluido, che riesce quindi a risalire in superficie prima di cristallizzarsi. Dà origine a gran parte delle rocce effusive e ipoabissali. Sono magmi che risalgono da zone profonde. • fusione della crosta: la fusione avviene già a qualche decina di km di profondità, dove la temperatura è di 600-700 °C, tale fenomeno è detto anatessi e i magmi che ne derivano sono detti anatettici (sono acidi a causa della presenza di minerali sialici). Sono magmi molto viscosi poiché spesso la porzione fusa ingloba residui ancora solidi di minerali che hanno un più elevato punto di fusione. Per questo si muovono con difficoltà e non riescono a risalire in superficie, per cui tendono a cristallizzare in profondità e danno origine alle rocce intrusive (batoliti granitici). Sono una rielaborazione delle rocce della crosta continentale.

27. LE ROCCE Un magma primario, una volta formato, può risalire direttamente attraverso le fessure della crosta terrestre e può espandersi come lava sul fondo degli oceani o nel cuore di un continente e in questo caso dà origine a rocce che ne rispecchiano la composizione originaria. Può succedere però che il magma risalga lentamente e per tappe successive e allora cambia composizione nel tempo e dà origine a magmi diversi e quindi a rocce diverse, questo processo è noto come cristallizzazione frazionata. SERIE DI BOWEN Temperatura elevata (cristallizzazione precoce) Tipi magmatici Serie discontinua dei minerali femici Ricchi in calcio Serie continua dei plagioclasi Ricchi in sodio Temperatura bassa (cristallizzazione tardiva)

28. LE ROCCE ROCCE SEDIMENTARIE La crosta terrestre è formata essenzialmente da rocce ignee, ma la sua superficie è composta da un mantello quasi continuo di rocce sedimentarie, di varia età (da attuali fino a varie centinaia di milioni di anni) e di spessori molto diversi (da pochi centimetri a migliaia di metri). Le rocce sedimentarie arrivano appena al 5% della composizione globale della crosta terrestre, ma sono estremamente eterogenee e questo riflette i numerosi modi in cui queste rocce possono formarsi. Sono tutte esogene, ovvero prodotte da fenomeni attivi in superficie. Il processo di sedimentazione avviene praticamente ovunque sulla superficie terrestre: sul fondo delle valli (depositi fluviali), ai piedi delle montagne (rocce disgregate), nel deserto (sabbia eolica), sul fondo dei laghi (fanghi argillosi o calcarei) o delle paludi (torba), in riva al mare (depositi sabbiosi e ciottolosi), in pieno oceano (argille e calcari). In ambiente marino o lacustre non di rado si formano sedimenti anche per l’abbondante accumulo di gusci e scheletri di organismi. Fanno parte dei processi di sedimentazione anche le ceneri vulcaniche, le polveri cosmiche e i prodotti di disgregazione delle meteoriti che entrano in atmosfera. Sedimentazione: in geologia è il processo di deposizione, su terre emerse o sul fondo di bacini acquei, di materiali di varia origine inorganica e anche organica. • Diagenesi: insieme di processi attraverso cui sedimenti freschi e sciolti diventano rocce coerenti. Comprende: • compattazione: i materiali che via via si sovrappongono, comprimono i sedimenti sottostanti riducendo gli spazi vuoti tra i singoli frammenti (pori); • cementazione: le acque che circolano nei sedimenti portano spesso in soluzione alcune sostanze che con il tempo possono precipitare e riempire i pori cementando tra loro i granuli. Tra i ‘cementi’ più comuni ci sono la calcite e la silice.

29. LE ROCCE Come classificare le rocce sedimentarie Poiché gli ambienti in cui si formano le rocce sedimentarie sono molto vari e diversificati, l’insieme di queste rocce viene classificato sulla base di processi genetici simili: IMPORTANTE: non esiste un netto limite tra questi tre gruppi di rocce, sono frequenti i casi di rocce con una certa percentuale di materiale dovuto ad un tipo di genesi e un’altra percentuale di frammenti a genesi diversa: es. rocce chimiche con una parte di elementi clastici, rocce clastiche con una parte di elementi di origine chimica, rocce biogene in cui i resti degli organismi sono immersi in una matrice diversa

30. LE ROCCE ROCCE CLASTICHE Sono rocce formate da frammenti (clasti) di altre rocce di ogni tipo, che si accumulano in genere in zone ribassate (trappole di sedimentazione), quando il mezzo che li trasporta (acqua, vento, ghiaccio) perde la sua energia. Nella classificazione si tiene conto della dimensione dei clasti, che riflette l’energia dell’ambiente in cui si sono deposti, e del grado di arrotondamento, che riflette l’intensità del processo di trasporto: • PSEFITI (o RUDITI): diametro massimo superiore a 2 mm (clasti grossolani) • PSAMMITI (o ARENITI): diametro tra i 2 mm e 1/16 di mm (clastimedio-fini) • PELITI (o LUTITI): diametro sotto 1/16 di mm (clasti finissimi) Sono formate da clasti eterogenei in cui predomina il quarzo • CALCARI DETRITICI: sono costituiti da frammenti in prevalenza calcarei (CaCO3), cementati da calcite. • MARNE: derivano dalla mescolanza di calcare e argilla in varie proporzioni (si parla infatti di calcari argillosi e calcari marnosi. Sono poco dure, di color grigio, spesso stratificate. Un tempo usate per fare cemento. • PIROCLASTI: depositi di materiali di varie dimensioni (ceneri e lapilli) emessi da esplosioni vulcaniche. • N.B. i frammenti hanno seguito in aria o lungo le pendici del vulcano traiettorie e percorsi più o meno lunghi prima di ‘’sedimentare’’ su rocce qualunque o in mare, per questo si considerano come sedimentarie anche se i materiali che le costituiscono sono di origine ignea.

31. LE ROCCE PSEFITI (o RUDITI) Sono le rocce clastiche più grossolane, chiamate conglomerati: derivano dalla cementazione della ghiaia. Possono derivare da morene accumulate ai bordi di un ghiacciaio, da detriti caduti ai piedi delle pareti montuose (detriti di falda e brecce di pendio), da depositi alluvionali lasciati da fiumi e torrenti, da pietrame caduto sulla riva del mare da coste rocciose. Si dividono in: • BRECCE: con ciottoli spigolosi • PUDDINGHE: con ciottoli arrotondati Monogeniche: i ciottoli sono tutti della stessa natura Poligeniche: i ciottoli appartengono a rocce varie Breccia poligenica. I frammenti (clasti), grandi in questo caso al massimo tre o quattro centimetri, non sono stati fluitati dalle acque correnti, quindi sono rimasti spigolosi. Il cemento che lega i clasti è formato da CaCO3 (carbonato di calcio) precipitato dalle acque di circolazione.

32. LE ROCCE Puddinga. I ciottoli levigati sono conseguenza dell’usura durante il trasporto. I ciottoli sono sparsi in una sabbia fine (si parla in tal caso di matrice) e il tutto è legato insieme da un cemento, che può essere di varia natura (calcitico, silicico, ferruginoso ecc.). Cemento Dal latino caementum, pietra rozza da tagliare: il cemento è una sostanza che precipita chimicamente dalle acque in circolo e nelle rocce clastiche, riempie i pori più minuti e «lega» insieme i clasti. Matrice Dal latino mater, madre: nelle rocce clastiche gli spazi tra i frammenti più grossi possono essere occupati da materiale molto fino, che costituisce la matrice.

33. LE ROCCE PSAMMITI (o ARENITI) Comprendono essenzialmente le arenarie, sabbie cementate che possono essere ricche di granuli di quarzo (arenarie quarzose), o di frammenti di feldspati (arenarie feldspatiche), o di detriti di calcare (arenarie calcaree). Derivano da sabbie desertiche, dune litorali, sabbia fluviale o lacustre o deltizi, sabbie costiere o bassifondi marini In Cina e Russia e in altre distese continentali vi sono depostiti giallastri di sabbia fine, trasportata su lunghe distanze dal vento, che prendono il nome di loess. Arenaria. L’arenaria ha un colore molto variabile, dal rosso al verde, al bruno, al giallo, al bianco, al grigio. Altopiano del loess (Cina)

34. LE ROCCE PELITI (o LUTITI) Sono le argille, i depositi più minuti tra quelli che derivano dallo sgretolamento di rocce di vario tipo. Ve ne sono di grossolane, fini, finissime; si depositano in prevalenza sul fondo dei laghi, al largo dei delta, in mare aperto, in pieno oceano. Quando questi sedimenti a causa della diagenesi diventano più compatti prendono il nome di argilliti. Argilla

35. LE ROCCE ROCCE ORGANOGENE Sono rocce formate quasi esclusivamente da accumulo di sostanze legate ad un’attività biologica. Da non confondere con rocce clastiche in cui si ritrovano resti fossili di organismi viventi come gusci o apparati scheletrici, trasportati e accumulati in frammenti insieme ad altri clasti. Si possono distinguere: • ROCCE ORGANOGENE CARBONATICHE, sono formate esclusivamente da carbonato di calcio (CaCO3, calcite): bioclastici, formati dall’accumulo di gusci - Calcari organogeni biocostruiti (coralli) Associate a queste rocce si trovano spesso le dolomie,formate da carbonato doppio di calcio e magnesio, la dolomiteCaMg(CO3). Tali rocce si formano per un processo di diagenesi di rocce calcaree in cui circolano soluzioni ricche di magnesio (dolomitizzazione). Curiosità: dal nome del minerale dolomite deriva il nome geografico delle Dolomiti, le più belle e imponenti scogliere coralline fossili che si conoscano; esse sono state costruite in mari limpidi, poco profondi e con clima tropicale quasi 200 milioni di anni fa.

36. LE ROCCE Calcare organogeno bioclastico. La matrice in cui sono disseminati i gusci è detritica molto fine e il cemento è calcitico. Rocce come queste sono chiamate «lumachelle» e vengono spesso impiegate, levigate e lucidate, come pietre da decorazione. Calcare organogeno a coralli. Sono riconoscibili i singoli individui di un corallo coloniale. Dolomiti. La «scogliera» del Sassolungo.

37. LE ROCCE • ROCCE ORGANOGENE SILICEE • selce: sono rocce formate da SiO2 (silice in forma di quarzo o di altre varietà, come il calcedonio e l’opale). Si presenta in strati regolari di diverso spessore, o può essere contenuta entro masse calcaree in forma di lenti o noduli. In queste rocce si riscontrano gusci silicei microscopici di radiolari,protozoi, (radiolariti) o minuscoli aghi silicei che formano l’impalcatura scheletrica di certe spugne (spongoliti). La selce si deposita in mare aperto e ancor di più in pieno oceano, dove le emissioni vulcaniche arricchiscono l’acqua di SiO2 e gli organismi a guscio siliceo possono prosperare - diatomiti: rocce a grana finissima formate dall’accumulo di microscopici gusci di diatomee (alghe a guscio siliceo) - tripoli: analogo alla diatomite ma con altri resti di microrganismi.

38. LE ROCCE • ROCCE ORGANOGENE DOVUTE ALL’ ACCUMULO DI SOSTANZA ORGANICA • - carboni fossili: derivano dalla fossilizzazione di grandi masse di vegetali (alberi, piante acquatiche, alghe). • Con il tempo, la sostanza vegetale sepolta si arricchisce gradualmente di carbonio, da cui deriva il potere calorifico del carbone, per perdita graduale degli altri elementi chimici dei vegetali (ossigeno, idrogeno, azoto…). Si passa attraverso diversi stadi di fossilizzazione: • Torba: di età recente, più povera in calorie; • Lignite: di oltre 2 milioni di anni; • Litantrace; • Antracite: di circa 300 milioni di anni Il passaggio da litantrace ad antracite è già un inizio di metamorfismo. Trasformazioni ancora più intense possono spingere oltre il processo di carbonizzazione, formando così la grafite, costituita quasi solo di carbonio. • idrocarburi: sono miscele di composti del carbonio e dell’idrogeno cui si aggiungono piccole quantità di composti ossigenati, azotati e fosforati come i composti alifatici, naftenici, aromatici. • In natura si trovano: • idrocarburi solidi (asfalti, bitumi); • liquidi (petrolio) • gassosi (tra questi predomina il metano). • Impregnano molti strati porosi e derivano dalla decomposizione di sostanze organiche (microrganismi vegetali e animali) ad opera di batteri soprattutto anaerobi. Le sostanze decomposte, leggere, tendono a migrare verso l’alto attraverso pori e fessure e formare un giacimento petrolifero se vengono fermate e intrappolate e protette da uno strato impermeabile.

39. LE ROCCE ROCCE CHIMICHE • Sono rocce formate da fenomeni chimici: • precipitazione sul fondo di bacini acquei, di composti sciolti nell’acqua del mare o dei laghi, quando la loro quantità supera il limite di solubilità, il che avviene più facilmente se vi è intensa evaporazione; • precipitazione sul fondo del prodotto finale di reazioni chimiche che avvengono nelle stesse acque; • ossidazione o alterazione chimica di rocce preesistenti. I principali tipi di rocce chimiche sono: • calcari e dolomie: quando derivano dalla precipitazione di CaCO3o di CaMg(CO3)2nell’acqua del mare, senza l’intervento di organismi viventi. • Ambienti di formazione: acque poco profonde, mari caldi sottoposti a intensa evaporazione; in ambiente continentale il calcare può formarsi per il deposito da acque sovrasature di CaCO3 (si formano così travertini, alabastro, stalattiti, stalagmiti). • rocce silicee: derivano dalla precipitazione chimica di SiO2sovrasaturo, da deposizione di silice all’aria libera in corrispondenza di sorgenti termali di origine vulcanica (geyserite, opale). Inoltre la silice che circola nel sottosuolo in soluzioni acquose può sostituire molecola per molecola, conservando tutte le strutture, il legno di alberi sepolti, hanno così origine le foreste pietrificate e i legni silicizzati (fossilizzazione del legno). • evaporiti: derivano dalla precipitazione per evaporazione del solvente, nel caso in cui un bacino marino rimasto isolato evapora completamente. Sul fondo si depositano i sali contenuti nell’acqua del mare: calcite e dolomite, gesso (CaSO4·2H2O) e anidrite (CaSO4), infine il salgemma (NaCl). • rocce residuali:derivano dall’accumulo in situ, cioè senza trasporto, dei materiali che restano dopo l’alterazione di una roccia affiorante e il dilavamento delle sostanze solubili che si formano nel caso di tale alterazione. • Alterazione di silicati: si formano idrossidi ricchi di alluminio e ferro (lateriti) o idrossidi di alluminio (bauxiti) • Alterazione degli alluminosilicati: si formano le argille caolinichee il caolino, molto ricercati per fabbricare ceramiche e porcellane.

40. LE ROCCE Alabastro. E‘ formato da successivi veli di CaCO3. i veli sono in parte puri (bianchi) in parte colorati da pigmenti di ossidi di ferro. Legno silicizzato Lateriti Bauxiti Evaporiti

41. LE ROCCE Rocce calcaree Le acque meteoriche sono in grado di provocare, in determinate condizioni, la dissoluzione delle rocce calcaree. L’esempio più caratteristico di tale azione solvente si osserva sui calcari delle zone temperate: è il fenomeno carsico. Il carbonato di calcio (CaCO3) che è il principale componente di tali rocce, di per sé insolubile, può essere trasformato in bicarbonato [Ca(HCO3)2]che viene asportato in soluzione se le acque sono leggermente acidule. Poiché l’acqua piovana contiene sempre una piccola quantità di CO2 che la rende acidula, la reazione che avviene è la seguente: CaCO3 + H2O + CO2 Ca(HCO3)2

42. LE ROCCE • Le rocce sedimentarie possono formarsi attraverso una grande varietà di processi. Esiste una stretta relazione tra un ambiente di sedimentazione (marino, costiero, fluviale, subaereo…) e il tipo di roccia che in esso può originarsi. Anche se i fenomeni in gioco sono diversi, è possibile individuare un più generale processo sedimentario: • ogni roccia che affiora in superficie è attaccata da agenti atmosferici che ne provocano la disgregazione in frammenti e l’alterazione dei minerali originali, con intensità e modi diversi a seconda dei diversi climi; • si forma così un mantello di alterazione che può restare in situ (rocce residuali) o subire un trasporto più o meno lungo ad opera di vari agenti: la pioggia opera un dilavamento generale, mentre i ghiacciai e i venti trasportano e ‘’abbandonano’’ i materiali in accumuli caratteristici; • i fiumi operano il trasporto più efficace di materiale, sia solido che in soluzione, dal centro verso la periferia dei continenti, fino a riversarlo nei bacini marini, dove si accumulano i maggiori spessori di sedimenti clastici, organogeni e chimici. • PROCESSI ESOGENI: insieme di processi che trasferiscono continuamente materiali dai continenti verso il fondo del mare e che tendono a un progressivo livellamento della superficie terrestre. • PROCESSI ENDOGENI: hanno origine all’interno della terra e concorrono a far sollevare nuovi rilievi e far affiorare nuove rocce

43. LE ROCCE ROCCE METAMOERFICHE Il termine metamorfismo indica la trasformazione - in termini di specie minerali e di struttura interna - di una qualsiasi delle rocce che sono state esaminate, quando vengano cambiate le condizioni dell’ambiente in cui si trova. E’ un processo diffuso e continuo. Il metamorfismo è una trasformazione anche profonda che però non comporta il passaggio allo stato fuso: le reazioni che lo caratterizzano avvengono allo stato solido, anche se possono essere presenti particolari fluidi (acqua e/o anidride carbonica) in grado di influenzare l’andamento delle reazioni. Il processo metamorfico si sviluppa all’interno della crosta terrestre, a partire da una certa profondità, ne conosciamo i prodotti solo perché l’erosione ha portato nel tempo ad affiorare vasti corpi rocciosi metamorfosati Quando i mutamenti ambientali modificano le condizioni per cui i minerali di una roccia sono stabili, iniziano nella roccia una serie di reazioni chimiche e di trasformazioni fisiche (cristallizzazione metamorfica o blastesi). Il risultato di questo processo è la comparsa di nuove associazioni mineralogiche , per cui una nuova roccia sostituisce quella precedente. Al termine di tali reazioni la roccia avrà raggiunto nuove condizioni di equilibrio con l’ambiente e quindi una nuova stabilità. La composizione chimica globale viene conservata e qualcosa della roccia originaria si può preservare: di conseguenza è possibile risalire, in generale, alla roccia sedimentaria o magmatica, o anche metamorfica, che ha subito il metamorfismo.

44. LE ROCCE MINERALI INDICE: sono minerali per i quali sono state determinate in laboratorio le condizioni di temperatura e pressione a cui si possono formare. In base all’identificazione in una roccia di qualcuno di tali minerali o di particolari associazioni di minerali (paragenesi) considerate tipiche di un determinato equilibrio chimico-fisico, si può risalire al grado di cristallizzazione (o di metamorfismo) subito da quella roccia Facies metamorfiche (o ambienti metamorfici): raggruppano tutte le rocce che sono ricristallizzate in un certo intervallo di temperature e pressioni, senza tenere conto della loro eterogeneità chimica. Sono ben localizzate all’interno della crosta Si privilegia l’informazione geologica fornita dalla roccia che permette di ricostruire i movimenti delle rocce stesse in profondità Il limite con il magmatismo è piuttosto sfumato, poiché spesso si passa dall’uno all’altro attraverso il fenomeno dell’anatessi, cioè la fusione parziale della roccia MAGMATISMO

45. LE ROCCE

46. LE ROCCE Le rocce metamorfiche sono molto diffuse e si osservano dove qualche settore di crosta è stato sollevato e l’erosione ha operato con una certa intensità: lungo l’asse di catene montuose, nel cuore dei continenti dove l’erosione è attiva da lunghissimo tempo. • FILLADI: derivano dal metamorfismo di basso grado di rocce argillose e argillo-sabbiose; sono formate da minutissimi cristalli di quarzo, mica e clorite (un silicato verde simile alla mica); la scistosità è molto accentuata, tanto da provocare lo sfaldamento della roccia in sottili foglie (dal greco fillon, foglia). Filladi. Tali rocce contengono spesso resti di materiale organico (soprattutto vegetale) che, trasformato in grafite, conferisce un colore scuro alla roccia. E’ evidente la fitta foliazione della roccia. • MICASCISTI: derivano da metamorfismo regionale di grado medio-altodi rocce argillose e si distinguono in numerosi tipi, a seconda dei minerali prevalenti: micascisti a granati, ad anfiboli, a tormalina, o anche a grafite (se la roccia originaria conteneva resti vegetali). Micascisti con granati. Sono formati da letti alterni di quarzo, in granuli o lenticelle, e di miche (muscovite, argentea, o biotite, bruna). Le dimensioni delle lamelle di mica sono tali che si distinguono a occhio nudo (nelle filladi invece, le miche si distinguono solo al microscopio). La scistosità è evidente.

47. LE ROCCE • GNEISS: derivano da metamorfismo regionale di grado medio-alto, hanno composizione simile a quella dei graniti, ma con minerali isorientati, tanto da originare una modesta scistosità. Gneiss occhiadino. Le macchie chiare (simili a occhi) sono cristalli di feldspato potassico (ortoclasio o microclino); i sottili veli scuri che circondano gli «occhi» sono letti di mica. La scistosità è poco sviluppa. La sequenza filladi-micascisti-gneissriusnisce tappe a metamorfismo crescente di rocce sedimentarie argilloso-arenacee. • CALCESCISTI: derivano da metamorfismo regionale di grado medio-basso di calcari marnosi o marne, la cui parte calcarea si ricristallizza, mentre i minerali argillosi si trasformano in miche e clorite. Calcescisti

48. LE ROCCE • SERPENTINITI: derivano da metamorfismo regionale di bassogrado di rocce ignee ultrabasiche (peridotiti), sono caratterizzate dall’abbondanza del minerale serpentino, un silicato di magnesio che deriva dalla trasformazione di minerali femici, come olivina, pirosseno o anfibolo. Le rocce elencate fin qui fanno tutte parte della facies degli scisti verdi. • SCISTI A GLAUCOFANE: sono anfiboli azzurri derivati dal metamorfismo a basso grado di lave basaltiche, si formano in zone della crosta caratterizzate da alte pressioni, ma temperature basse (quindi modesta profondità con pressioni orientate.Caratterizzano la facies degli scisti blu. • ECLOGITI: derivano da metamorfismo di rocce basiche in condizioni di pressioni molte elevate, ma ad alte temperature. Sono rocce a pirosseno e granato ad alta densità (3,5). • GRANULITI A GRANATI: derivano da metamorfismo ad alte temperature ma pressioni variabili, in condizioni di assenza o scarsezza di acqua. Sono rocce silicatiche ricche di feldspati e pirosseni.

49. LE ROCCE SCHEMA DEL CICLO LITOGENETICO g a s disgregazione e alterazione Rocce effusive trasporto Aumento di temperatura e pressione sollevamento sollevamento deposizione sedimenti sollevamento Compattazione cementazione metamorfismo di contatto rocce sedimentarie rocce magmatiche intusive sollevamento rocce magmatiche intusive riscaldamento deformazione riscaldamento deformazione intrusione raffreddamento intrusione raffreddamento rocce metamorfiche metamorfismo regionale fusione (anatessi) magmi acidi dal mantello per fusione parziale magmi basici

50. LE ROCCE IMPORTANTE: i processi magmatico, sedimentario e metamorfico, fanno parte di un unico ciclo, il ciclo litogenetico, di cui rappresentano diversi stadi successivi. Il primo stadio comprende l’intero processo magmatico, con l’intrusione e l’effusione di materiali fusi in risalita nella crosta. Lo stadio successivo riguarda il processo sedimentario, che comprende l’alterazione e la disgregazione di qualunque roccia esposta in superficie e il conseguente trasporto e accumulo di sedimenti. Il trasferimento di rocce dalla superficie in profondità e il loro coinvolgimento nei movimenti della crosta porta ad un terzo stadio, quello del processo metamorfico, che attraverso i fenomeni di fusione (anatessi), ci riporta al processo magmatico. Uno svolgimento così lineare di questo ciclo però è piuttosto teorico, in quanto nella realtà è possibile che una roccia salti un qualunque stadio. Ad esempio una roccia intrusiva o effusiva può venire metamorfosata senza prima essere demolita dal processo sedimentario; oppure una roccia sedimentaria, invece di avviarsi al processo metamorfico, può venire esposta in superficie subito dopo la sua formazione e venire erosa e quindi trasformata in una diversa roccia sedimentaria. Il ciclo non è chiuso: c’è ingresso continuo di magma basaltico primario che risale dal mantello.