Minerali e rocce

Materie:Riassunto
Categoria:Geografia Astronomica

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Testo

Minerale: è una sostanza solida che ha una composizione chimica definita e una disposizione regolare degli atomi; in maggioranza i m. sono di origine inorganica anche se tra essi vengono inseriti gli idrocarburi, l’ambra e i carboni la cui formazione deriva da processi biologici. Solo alcuni minerali hanno un solo elemento( sostanza in cui gli atomi hanno tutti lo stesso numero atomico come l’oro o l’argento) quasi tutti i m. derivano dall’aggregazione di più elementi legati in un composto chimico (ossidi o sali). Struttura cristallina: disposizione degli elementi all’interno di un minerale; dalla quale deriva la struttura esterna cioè il cristallo(corpo solido delimitato esternamente da superfici piane disposte secondo una geometria precisa. La forma esterna è poliedrica e delimitata da facce che si intersecano lungo gli spigoli; la disposizione interna degli atomi è ordinata e si ripete a intervalli regolari lungo più direzioni). Si crea così un reticolo formato dai filari, cioè l’allineamento regolare di atomi, che susseguono atomi di stessa natura; nel r. ci sono ioni(atomi che prendono o cedono elettroni) che sono legati tra loro dall’attrazione elettrostatica.
Proprietà: durezza: capacità di resistenza alla scalfittura e all’abrasione e ciò dipende dalla forza del reticolo, viene misurata dalla scala di mohs nella quale ogni minerale scalfisce le facce del m. che lo precede e viene a sua volta scalfito da quello che lo segue.
Sfaldatura: capacità di un minerale che in seguito ad un urto si rompe per superfici piane o parallele rispetto alle facce del reticolo. Ciò avviene nei minerali caratterizzati da piani reticolari in cui i legami chimici che uniscono le particelle sono più deboli.
Lucentezza: misura il grado con cui le facce del cristallo riflettono la luce e si distingue in metallica(assorbe totalmente la luce-m.opaco) e non metallica(tipica dei cristalli semitrasparenti)
Colore: alcuni hanno sempre lo stesso colore, in altri qst varia e ciò deriva dalle impurità chimiche rimaste nel reticolo. Densità
I minerali delle rocce:tra le ca 2000 specie di minerali quelli che abbondano di più nella crosta terrestre sono i silicati, formati dalla combinazione tra ossigeno e silicio
Minerali silicatici: ogni ione silicio attira verso di se 4 ioni ossigeno e in questo modo il gruppo silicatico che si crea assume la forma tridimensionale di un tetraedro(al centro c’è lo ione silicato con carica positiva e ai quattro vertici gli ioni ossigeno). I tetraedri però possono però anche legarsi tra di loro attraverso i vertici: così si creano catene di tetraedri singole, doppie o reticoli ancora più complessi (più aumentano i legami e più aumenta la resistenza del m.); in queste strutture ci sono degli ossigeno-ponte che collegano i vari tetraedri mentre gli ossigeni di legame si uniscono a cationi diversi dal silicio.i cationi che si legano ai minerali silicatici sono :sodio, potassio, calcio, magnesio, ferro e alluminio. Il vario modo di legarsi dei tetraedri ha consentito di dividere i silicati in 4 gruppi( neosilicati, inosilicati, fillosolicati, tettosilicati-quarzo).
Minerali non silicatici: calcite e dolomite i più diffusi, che sono poi alla base delle rocce sedimentarie;frequenti sono anche la salgemma e il gesso che derivano dalla precipitazione chimica(il solvente non scioglie il soluto, che precipita) a seguito dell’evaporazione dell’acqua salata.
Formazione: derivano da reazione chimico fisiche e i principali processi che li determinano sono:la cristallizzazione,solidificazione di un materiale fuso che si raffredda, in questo caso gli atomi si aggregano per formare reticoli cristallini(struttura regolare); precipitazione da soluzione acquose che si raffreddano(diminuendo la temperatura si forma il cristallo); sublimazione, l’esalazioni vulcaniche formano i cristalli a contatto con le superfici fredde; attività biologica che determinano i gusci e o apparati scheletrici.
Rocce: sono aggregati naturali di minerali che hanno una forma e un volume ben definibile. Quasi tutte le r. sono eterogenee( ci sono più minerali) anche se poi esistono r. omogenee( calcare, gesso, salgemma). I processi litogenetici, ossia di origine delle r., sono fondamentalmente 3: processo magmatico: un fuso(miscela di gas e minerali) chiamato lava, risale dal centro della terra e a causa della progressiva diminuzione della temperatura il fuso si cristallizza portando poi all’aggregazione di minerali che formano le rocce magmatiche o ignee; processo sedimentario: comprende l’alterazione(trasformazione chimica del composto della roccia) e l’erosione( trasformazione esterna della roccia che può avvenire attraverso l’azione degli agenti atmosferici) dei materiali rocciosi che ritornano in superficie, vengono trasportati prima dagli agenti esogeni e successivamente accumulati da questi e ciò porta poi alla formazione di nuovi prodotti, le rocce sedimentarie; processo metamorfico: avviene nello stato solido(senza la presenza di fuso o soluzioni);alla base di questo processo ci sta la trasformazione di rocce preesistenti,che si trovano a contatto con un ambiente differente da quello d’origine(i minerali preesistenti vengono sostituti con altri che sono in equilibrio con il nuovo ambiente circostante) si formano così le rocce metamorfiche.
Rocce magmatiche: derivano dal magma che è una massa fusa che si sviluppa nella crosta o nella parte alta del mantello(tra i 15 e i 100 Km) e che contiene silicati e gas disciolti; se il magma subisce il raffreddamento allora si cristallizzerà. Le r.m. possono essere: intrusive che si formano tramite un processo caratterizzato da un lento raffreddamento; infatti le rocce che circondano il magma determinano condizioni d’isolamento termico e impediscono la perdita dei gas disciolti in questo modo tutto il fuso si cristallizza e la nuova roccia che ne deriva ha gia una struttura granulare olocristallina(granito)(una volta solide queste rocce possono venir fuori con movimenti della crosta); effusive caratterizzate da un processo di raffreddamento molto veloce infatti la massa magmatica, spinta dalla pressione dei gas, risale in superficie sfuttando le fratture della crosta fino a fuoriuscire dai crateri sotto forma di lava che poi si solidifica all’aria aperta. In queste condizioni solo una parte della massa si trasforma in cristalli detti fenocristalli immersi in una pasta di fondo vetrosa o microcristallina(gli atomi non hanno fatto in tempo a formare il reticolo); una struttura di questo tipo è definita porfirica (come la riolite), cioè le rocce hanno effettuato il processo di solidificazione in prossimità della superficie. A seconda della quantità di silice presente nel magma possiamo parlare di magmi acidi, neutri, basici o ultrabasici.
I magmi acidi sono ricchi di silice e alluminio, le rocce che ne derivano sono chiare e hanno una densità di 2.7 ca.queste rocce, dette anche sialiche, presentano il 65% in peso di silice che si solidifica in granuli di quarzo.
I magmi neutri hanno un rapporto equilibrato tra alluminosilicati e silicati.
I magmi basici, o femici, posseggono poco silicato e sono ricchi di ferro, magnesio e calcio. Le rocce sono scure, vanno dal verde al grigio scuro, e hanno una densità prossima a tre.
I magmi ultrabasici determinano rocce molto scure ( il silicio è inferiore al 45% in peso).
Tra le famiglie delle rocce magmatiche ci sono: la famiglia dei graniti(rocce acide); la famiglia delle dioriti;la famiglia dei gabbri(rocce basiche);la famiglia delle perioditi e la famiglia delle rocce alcaline.
Famiglia dei graniti(rocce acide): le rocce intrusive acide contengono molti granuli di quarzo, cristalli di feldspati (tettosilicati) e biotite (mica nera). Le masse fuse del granito si formano in profondità e raffreddano lentamente, dando poi origine a delle rocce durissime dette batoliti che si trovano generalmente lungo le catene montuose( se i movimenti della crosta spingono in alto i batoliti, gli agenti esogeni modificano le rocce sovrastanti mettendo a nudo la sommità della batolite). Tra le rocce effusive della famiglia dei graniti ricordiamo la criolite e la liparite(che possono assumere l’aspetto vetroso delle ossidiane).
Famiglia dei gabbri(rocce basiche): le rocce intrusive sono scure e sono associati all’olivina e ai pirosseni; tra le principali rocce effusive invece ci sono i basalti(ricoprono i fondali oceanici)
Origine dei magmi: se la fusione avviene nel mantello si formerà un magma primario, con la composizione simile a quella del basalto, molto fluido che darà origine alle rocce effusive.
Se la fusione avviene nella crosta, essendo la temperatura elevata (600/700gradi) provoca la fusione dei minerali sialici: con questo processo chiamato anatessi si forma un magma(acido)analettico, che essendo viscoso, non riesce a risalire nella crosta e si solidifica in profondità.(rocce intrusive)
La viscosità è un’ altra caratteristica dei magmi: misura la resistenza interna di un liquido a risalire e dipende dalla pressione, dalla natura chimica del liquido e dalla temperatura.
Magmi basici(poca viscosità) originano i basalti; magmi acidi(molto viscoso) originano i graniti.
Rocce sedimentarie: sedimentare significa accumulare su terre emerse, materiali organici e inorganici, dopo che sono stati trasportati dagli agenti esogeni; tra i materiali che si sedimentano troviamo gusci, conchiglie, scheletri di animali, ceneri vulcaniche , polveri cosmiche nonché frammenti di rocce preesistenti. Questo processo avviene nei depositi fluviali,nel deserto, ai piedi delle montagne, sul fondo dei laghi e in riva al mare. Il passaggio da sedimento a rocce sedimentarie è molto lento e si chiama diagenesi. Tra i vari passaggi il più importante è la litificazione che avviene per compattazione,dove i materiali che si sovrappongono, a causa della compressione sui sedimenti sottostanti vanno a occupare gli spazi vuoti(pori) e per cementazione, dove l’acqua che si infiltra tra i pori porta in soluzione sostanze che col tempo precipitano otturando gli stessi pori. Distinguiamo le r.s. in 3 gruppi: rocce clastiche; rocce organogene; rocce chimiche.
Rocce clastiche: i clasti, sono frammenti delle rocce che si accumulano quando il mezzo di trasporto(agenti esogeni) perdono energia; per stabilire da quanto tempo i clasti sono trasportati bisogna osservare il grado di arrotondamento dei granuli; in base alla dimensione dei clasti le r.s. si dividono in: conglomerati, arenarie e argille.
I conglomerati derivano dalla cementazione delle ghiaie, questi a loro volta si distinguono in brecce (spigolosi) e puddinghe(arrotondate).
Le arenarie sono clasti di modesta dimensione e sono sabbie cementate ricche di quarzo,o di feldspati o di detriti di calcare; derivano da bassifondi marini, sabbie costiere, fluviali o lacustre o dalle dune del deserto( loess sono depositi giallastri di sabbia fine trasportate dal vento che si trovano in russia e in cina).
Le argille sono clasti piccolissimi (1/16 di mm)e derivano dallo sgretolamento di varie rocce, si depositano sul fondo di laghi e mare.
Ci sono anche i piroclasti, cioè ceneri e lapilli emessi dalle esplosioni vulcaniche, queste rocce vengono prima trasportate dall’aria e successivamente sedimentano in mare(pomice) o su altre rocce (tufi)
Rocce organogene:possono derivare o dal corpo di organismi o dai prodotti dell’attività degli organismi stessi; in base alla loro natura chimica le r.o. si distinguono in rocce carbonatiche;rocce silicee;carboni fossili;idrocarburi.
Rocce carbonatiche: tipici sedimenti sono i depositi di gusci di molluschi marini, i cosiddetti calcari organogeni( formati dal carbonato di calcio noto come calcite). Assieme ai calcari troviamo le dolomie, formate da carbonato di calcio e magnesio(CaMg(CO3)2), queste rocce derivano dal processo in diagenesi in rocce calcaree in cui circolano soluzioni acquose ricche di magnesio(dolomitizzazione)(dolomiti-resti di scogliere fossili di 200milioni di anni fa)
Rocce silicee:accumulo di gusci che utilizzano la silice invece della calcite; la più diffusa è la selce(a base di SiO2 come le diatomiti)
Carboni fossili: derivano dalla fossilizzazione di organismi vegetali; questi, che sono ricoperti da strati di rocce, con il passare del tempo si arricchiscono di C(si forma in assenza di aria) e perdono O,N H..in questo modo dopo milioni di anni si forma la torba, la lignite, la litantrace e l’antracite.
Idrocarburi: sono miscele di composti di carbonio e ossigeno; in natura ci sono idrocarburi solidi(asfalti e bitumi), liquidi(petrolio) e gassosi(metano). Gli i. derivano dalla decomposizione di sostanze organiche (grazie ai batteri anaerobi) che si sono prima depositati sui fondi marini e poi mescolati a fanghi finissimi; una volta formatesi, queste sostanze, attraverso i pori delle rocce, si muovono verso l’alto (come le arenarie) e successivamente se incontrano strati di argilla(impermeabili) viene frenato il movimento e ne provocano l’accumulo, dando luogo a un giacimento petrolifero.
Rocce chimiche: si formano principalmente per precipitazione dei composti chimici(sali); quando la loro quantità raggiunge la saturazione( le sostanze sono sciolte nel solvente fino alla massima concentrazione) e ciò viene facilitato dall’aumento di temperatura dell’aria che comporta una più intensa vaporazione dell’acqua, parte di essi precipita formando gli evaporiti.
Evaporiti: se un lago salmastro evapora sul fondo si possono trovare tutti i sali che erano contenuti nell’acqua(li troviamo in ordine inverso alla loro solubilità-quando si forma una soluzione è la concentrazione max di un soluto che si scioglie nel solvente) come: calcite, dolomite, gesso, salgemma, silvite... Tra le rocce chimiche troviamo calcari e dolomie(carbonato di calcio e carbonato di calcio e magnesio precipitano nell’acqua del mare senza l’intervento di organismi viventi-come nel caso delle rocce organogene-). I calcari si trovano anche in montagna quando si depositano sul fondo delle acque sorgive o per una diminuzione della pressione o per agitazione meccanica( questo è il caso del travertino che si trova nelle cascate in strati sovrapposti e con pigmenti colorati diversi, per la presenza di piccole quantità di ossido di ferro).tra le rocce di origine chimica troviamo anche le rocce silicee: la silice che circola sottoterra in soluzioni acquose sostituisce le molecole organiche dei legni sepolti, conservandone le proprietà,con varietà di quarzo, dando origine alle foreste pietrificate.
Processo sedimentario: tutte le rocce che affiorano in superficie vengono attaccati dagli agenti esogeni che causano l’alterazione dei minerali originali e la disgregazione in frammenti. Questi agenti atmosferici che modellano la superficie creano un mantello detritico che può essere trasportato dai ghiacciai,dal vento o dall’acqua con intensità e meccanismi differenti per poi essere accumulati e trasformati in sedimenti clastici, chimici e organogeni, o può restare in luogo(rocce residuali-laterite-). Il meccanismo degli agenti esogeni è però perennemente contrastato dall’azione degli agenti endogeni che fanno riaffiorare continuamente nuove rocce(ne sono un esempio le rocce metamorfiche).
Rocce metamorfiche: derivano dalla trasformazione di altre rocce(metamorfismo); la causa principale del processo metamorfico, che avviene in profondità ma senza la fusione del materiale (se no si origina il magma), sono l’aumento della temperatura e della pressione. Le temperature elevate rendono più mobili i componenti delle strutture cristalline(possono separarsi e poi riaggregarsi in combinazioni nuove); mentre le pressioni elevate fanno assumere ai componenti delle rocce forme più compatte e più dense. Temperatura e pressione possono agire contemporaneamente o separate e aumentano con la profondità.
Importante è lo studio dei minerali-indice, minerali per i quali sono state determinate le condizioni di temperatura e pressione ,in laboratorio, per cui si possono formare. Si è giunto in questo modo al facies metamorfico(la facies dipende dall’ambiente in cui una roccia si è formata) ossia l’insieme di rocce di varia natura e composizione comprendente una serie di minerali che si sono formati in determinate condizioni metamorfiche di pressione e temperatura. Nel diagramma della facies vengono indicati i valori di profondità, pressione e temperatura all’interno della crosta che sono alla base dei processi litogenetici; il metamorfismo perciò si trova interposto tra il processo sedimentario( a modeste profondità) e quello magmatico(molto profondo e caratterizzato da temperature elevatissime).
Metamorfismo di contatto:(dipende dalla temperatua) quando il magma risale lungo la crosta fa aumentare la temperatura delle rocce con cui viene a contatto, queste, a causa della forte temperatura subiscono una modificazione nella composizione dei loro minerali, naturalmente ciò sarà più influente se le rocce sono vicine al magma; si forma così un’aureola di contatto(spessa da qualche centimetro a qualche chilometro). Un esempio di metamorfismo di contatto sono i calcari che inizialmente posseggono qualche frammento di CaCO3 e successivamente vengono trasformati in marmi durissimi con grossi cristalli di CaCO3.
Metamorfismo regionale:(dipende dalla pressione) è a grande scala e avviene ogni qual volta che i movimenti della crosta fanno scendere al suo interno rocce sedimentarie o magmatiche che vengono sottoposte a pressioni e a temperature elevate. Se le rocce si trovano a bassa profondità e quindi predomina l’azione della pressione si formano minerali lamellari(miche) disposti perpendicolarmente alla direzione della pressione e quindi lungo piani paralleli. Queste rocce hanno una forte scistosità(capacità di separarsi in lastre su piani paralleli); un esempio tipico è l’ardesia-lavagna. Se aumenta la pressione e le rocce scivolano ancora più profondamente e di conseguenza aumenta la temperatura: in questo modo si perde la scistosità e si formano grossi blocchi di rocce massicce con minerali con un aspetto granulare(come la beola). Ovviamente questi minerali sono sottoposti a continue trasformazioni e la roccia finale dipenderà dal punto in cui il processo si arresta. L’aggregazione di minerali diversi di una r.m. dipende dalla composizione originaria della roccia. Si parla di metamorfismo di grado basso,medio,alto a seconda della temperatura e della pressione che si raggiunge. Il metamorfismo si blocca quando si raggiungono temperature talmente alte da causare la fusione della roccia; se poi il fuso si cristallizza si formerà una roccia mista(migmatite); se invece il processo continua aumenterà la massa del fuso e si passerà ai magmi anatettici(dai quali, in seguito alla cristallizzazione, deriveranno i batoliti granitici.(c’è quindi un collegamento tra rocce magmatiche e metamorfiche).
Famiglie di rocce metamorfiche: filladi, micascisti, gneiss, marmi.
Filladi:la scistosità è forte,derivano dal metamorfismo(bassogrado) di rocce argillose formate da piccoli cristalli di quarzo,mica e clorite.
Micascisti:derivano dal metamorfismo regionale di grado medio alto; a seconda del minerale presente si parla di micascisti a granati, a tormalina e a grafite.
Ciclo litogenetico: intervengono i processi magmatici, sedimentari e metamorfici. Partendo dal processo magmatico si nota che le rocce effusive e intrusive risalgono nella crosta( può accadere però che queste diventino rocce metamorfiche senza passare per il processo sedimentario-a causa del metamorfismo di contatto);successivamente le rocce che si trovano sulla superficie vengono disgregate e alterate e poi trasportate dagli agenti esogeni e poi accumulate: in seguito queste rocce risprofondano all’interno della crosta in cui interviene il processo sedimentario, che poi attraverso l’anatessi(fusione) si farà si che si ritorni al processo igneo.
Il ciclo non è chiuso a chiuso a causa delle continue risalite del magma femico dal mantello.
L’affioramento di rocce antiche è molto raro, poiché quasi tutte col passare dei secoli sprofondano nella crosta e vengono modificate. La roccia più antica è un lembo di gneiss che ha 4 miliardi di anni.

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