ROCCE E MINERALI

Minerali e Rocce

Valentina Liotti VD

start

Index

rocce metamorfiche

I costituenti della crosta terrestrE

Il ciclo litogenetico

I Minerali

Le Rocce

Materie prime da minerali e rocce

Rocce Magmatiche

Fonti di energia da minerali e rocce

l'origine dei magmi

ROCCE Sedimentarie

Fine.

Section

I costituenti della crosta terrestre.

Le rocce si sono formate quando si è formata la Terra a causa del raffreddamento e della solidificazione di materiale fuso e formano la parte più esterna del pianeta: la crosta. In superficie vediamo raffiorare resti di rocce di ogni età, tramite queste i geologi cercano di ricostruire non solo i processi che hanno interessato la struttura del pianeta, ma anche la sua storia e i processi che coinvolgono tutti gli esseri viventi (la biosfera).

I minerali sono i costituenti fondamentali delle rocce, che potremmo considerare come dei "mattoni" che edificano il pianeta. Le rocce invece sono gli "edifici" a cui i minerali danno origine. Lo studio delle rocce avviene nei luoghi dove queste possono essere osservate, ciò ha portato a comprendere che molte di queste si sono formate nelle profondità della crosta e grazie a ciò sono stati ricostruiti i processi interni della Terra.

Section

I minerali.

Un minerale è una sostanza naturale solida che presenta due caratteristiche fondamentali, che sono: una composizione chimica ben definita e una disposizione ordinata e regolare degli atomi che la costituiscono che la costituiscono. I minerali sono in genere di origine inorganica, ma tra questi vengono considerati anche i carboni, l'ambra e gli idrocarburi.

Composizione e struttura dei minerali

La maggior parte dei minerali è costituita dalla combinazione di più elementi che sono legati fra di loro in un composto chimico; l'oro e l'argento sono formati da un solo tipo di elemento. Quasi tutti i minerali hanno una struttura cristallina invisibile da cui si origina la forma esterna del minerale (detto cristallo o abito cristallino). Un cristallo è un solido geometrico che presenta facce, spigoli e vertici, la cui presenza è dovuta alla crescita della struttura tridimensionale. Quando un minerale può crescere senza ostacoli si sviluppa in cristalli singoli e le dimensioni di quest'ultimi possono arrivare ad alcuni metri. Ma se la crescita è ostacolata allora l'abito cristallino non è riconoscibile senza gli opportuni strumenti.La struttura interna di un cristallo è detta reticolo cristallino, una disposizione di atomi (allineamenti regolari) nello spazio in forma di ioni. Lungo le file regolari gli atomi si susseguono a distanze fisse e sono separati da spazi vuoti. Esistono quindi atomi che hanno diverse dimensioni e strutture elettroniche che danno origine a reticoli cristallini diversi. Per cui anche le forme di questi sono diverse e spesso complesse. Le distribuzioni possibili di atomi nello spazio per formare un minerale sono indefinite, i vari abiti cristallini sono distribuiti in 32 classi, ognuna presenta una o più forme cristalline semplici combinate in forme cristalline composte.

Le proprietà fisiche dei minerali

• La lucentezza, misura il grado con cui la luce viene riflessa dalle facce di un cristallo. Si distingue in metallica (sostanze che assorbono la luce e si presentano come opache) e non metallica (corpi più o meno trasparenti).

• Il colore, i minerali possono essere idiocromatici ( sempre lo stesso colore) o allocromatici (diversi colori a seconda delle impurità chimiche).

• La densità, dipende dall'addensamento di atomi e dalla pressione.

Le caratteristiche fondamentali dei minerali sono la composizione e l'abito cristallino, ma ci sono anche altre proprietà fisihe:

• La durezza, la proprietà di reistere all'abrasione o alla scalfittura. Si misura con la scala di Mohs.

• La sfaldatura, la tendenza di un minerale a rompersi per urto secondo superfici piane.

La scala di Mohs

Come si formano i minerali

Il processo di cristallizzazione riassume una serie di reazioni chimico-fisiche che formano i minerali. Ogni specie minerale dipende dalle caratteristiche dell'ambiente naturale in cui si forma (temperatura, pressione, concentrazione degli elementi chimici). I principali processi di formazione dei minerali sono: - Cristallizzazione: raffreddamento di un materiale fuso; gli atomi si aggregano per formare reticoli cristallini. - Precipitazione: soluzioni acquose calde che raffreddandosi formano i cristalli. - Sublimazione di vapori caldi. - Evaporazione di soluzioni acquose. - Trasformazioni allo stato solido di minerali già esistenti.

Classificare i minerali.

Classificare i minerali

Per classificare i minerali bisogna tener conto delle caratteristiche fondamentali: struttura del reticolo cristallino e composizione chimica. Abbiamo le specie minerali, ognuna comprende individui minerali che presentano lo stesso tipo di reticolo e composizione. I minerali vengono distribuiti in 8 classi, di cui la prima contiene gli elementi nativi mentre le altre ossidi e sali costruiti intorno a una serie di anioni; vi è anche una nona classe che contiene le sostanze organiche.

I minerali silicatici

I silicati sono il gruppo più numeroso e anche quello più diffuso di minerali e sono costituiti da ossigeno e silicio (gli elementi più abbondanti nella crosta terrestre) e i minerali che ne risultano costituiscono l'80% dei materiali della crosta. Ciò è dovuto principalmente al coordinamento che ogni ione silicio fa con 4 ioni ossigeno formano un gruppo silicatico [SiO4)4-], il quale presenta una struttura tetraedica. I tetraedi possono legarsi anche direttamente fra di loro mediante la polimerizzazione. I cationi che si legano con maggior frequenza alle strutture silicatiche sono il ferro, il sodio, il magnesio, il potassio e il calcio, mentre l'alluminio può sostituire parte del silicio originando gli alluminosilicati (di cui fanno parte i feldspati). I silicati si suddividono in 4 gruppi:

I minerali non silicatici

I minerali non silicatici si trovano in minor quantità rispetto a quelli silicatici, ma sono importanti soprattutto poichè ne fanno parte minerali con un grande valore economico.

Le rocce.

La roccia è un aggregato naturale di diversi minerali che si presenta compatto. La maggior parte delle rocce sono eterogenee (costituite da più specie minerali), ma esistono anche quelle omogenee (un solo minerale). Ma quest'ultime contengono anche tracce di altri minerali, per cui non hanno un'uniformità chimica come nel caso dei minerali. Lo studio dei minerali e delle rocce ha condotto allo sviluppo di diversi rami delle scienze geologiche, quali la mineralogia, la sedimentologia, la geochimica, la giacimentologia, la petrologia.

I processi litogenetici

Possiamo individuare tre processi litogenetici (generatori di rocce) principali: - Il processo magmatico, caratterizzato dalla presenza di un materiale fuso, il magma, che risale da zone ad altissime temperature dal centro della Terra e la progressiva diminuizione della temperatura porta alla cristallizzazione del fuso, in profondità o superficie. Si formano le rocce magmatiche, dette ignee. - Il processo sedimentario, parte con l'alterazione e l'erosione dei materiali rocciosi in superficie a opera degli agenti esogeni e porta alla formazione di rocce sedimentarie. - Il processo metamorfico, riguarda la trasformazione di rocce preesistenti (ignee e sedimentarie)nella quali i minerali che non hanno più una stabilità vengono distrutti e se ne formano di nuovi, ciò avviene all'interno della Terra allo stato solido.

Section

Le Rocce magmatiche.

Le rocce magmatiche sono tutte quelle rocce che derivano da un magma. Con "magma" si intende un materiale fuso che si forma al'interno della crosta terrestre a profondità variabili. Le rocce magmatiche possono essere:

• Intrusive, se si originano da magmi che solidificano in profondità e la massa solida non riesce a raggiungere la superficie. Un esempio è il granito.

• Effusive, se si originano quando la massa magmatica sotto pressione dei gas trova un modo per risalire e si solidifica all'aria libera della superficie. Un esempio è la pomice.

Le differenze fra queste sono facili da individuare. Le rocce intrusive, che solidificano in profondità circondate da altre rocce, si raffreddano lentamente e formano cristalli di grandi dimensioni. Le rocce effusive invece si raffreddano più rapidamente poichè il magma, che venendo a contatto con l'aria prende il nome di lava, passa subito da temperature elevatissime a quelle dell'ambiente in cui si trova. Per questo i cristalli non hanno il tempo sufficiente per accrescersi.

Classificazione dei magmi e classificazione delle rocce magmatiche.

La classificazione dei magmi si basa su quanta silice contengono:

• Magmi acidi o sialici, sono ricchi di silice;

• Magmi neutri o intermedi;

• Magmi basici o femici;
• Magmi ultrabasici, poverissimi di silice.

Le principali famiglie di rocce magmatiche sono:

• Famiglia dei graniti (rocce acide);
• Famiglia delle dioriti (rocce neutre);
• Famiglia dei gabbri (rocce basiche);
• Famiglia delle peridotiti (rocce ultrabasiche);
• Famiglia delle rocce alcaline (particolarmente ricche di sodio e potassio).

L'origine dei magmi.

Rocce sedimentarie.

Le rocce sedimentarie sono la testimonianza delle trasformazioni della superficie terrestre che continua da tempi lunghissimi. Sono rocce molto diffuse, eterogenee e esogene. Con "sedimentazione" si indica la deposizione e l'accumulo di materiali di origine organica e inorganica su terre emesse o sul fondo di fiumi, laghi e mari. Questo processo avviene quotidianamente, ad esempio ai piedi delle montagne o in riva al mare, ma anche sul fondo dell'oceano e dei laghi o delle paludi, anche nel deserto e sul fondo delle valli. Il lento processo che fa avvenire il passaggio dai sedimenti alle rocce sedimentarie è chiamato diagenesi. Avviene quindi per un insieme di fenomeni, di cui il più comune è la litificazione che avviene per compattazione (dovuta al peso dei materiali che si sovrappongono e comprimendo i sedimenti sottostanti riducono gli spazi vuoti) e per cementazione (prodotta da acque che circolano nei sedimenti e che grazie ai pori portano in soluzione alcune sostanze che precipitando chimicamente riempiono i pori). Tra i cementi più comuni ci sono la calcite e la silice.

Le rocce sedimentarie possono essere suddivise in tre gruppi:

• rocce clastiche,formate da frammenti di altre rocce che si accumulano in zone ribassate. Quando i clasti che le costituiscono hanno dimensioni maggiori di 2mm si dicono conglomerati, i quali se sono formati da ciottoli spigolosi sono detti brecce, se sono formati da ciottoli arrotondati sono detti puddinghe. Le rocce costituite da clasti più piccoli sono dette arenarie, quelle formate da clasti finissimi argille. Quando quest'ultimi perdono la loro plasticità diventando più compatte prendono il nome di argilliti. Le rocce clastiche che derivano da una mescolanza di argilla e calcare si chiamano marne. Infine sono rocce clastiche anche le piroclasti, depositi di materiale di varie dimensioni emessi da esplosioni vulcaniche.
• rocce organogene, un vasto gruppo di rocce formate quasi solamente dall'accumulo di sostanze legate a un'attività biologica. Abbiamo le rocce bioclastiche (semplici accumuli di gusci e apparati scheletrici), le rocce bicostruite ( ammassi di organismi costruttori), depositi organici (accumuli di sostanza organica sia vegetale che animale). Le rocce organogene si suddividono in più gruppi: rocce organogene carbonatiche, rocce organogene silicee, depositi organici (carboni fossili e idrocarburi).
• rocce di origine chimica, tutte le rocce che si sono deposte a causa di fenomeni chimici, di cui uno è la precipitazione nei bacini acquei. Queste rocce possono essere evaporitiche o residuali. Le prime si hanno quando un bacino marino rimasto isolato evapora completamente o quasi e sul suo fondo si depositano i sali contenuti nell'acqua del mare. Le residuali invece sono le rocce che derivano dall'accumulo in posto dei materiali che restano dopo l'alterazione meteorica di una roccia affiorante e dopo il dilavamento delle sostanze solubili ad opera delle acque piovane.

Rocce metamorfiche.

Le rocce metamorfiche si formano in seguito alla traformazione di altre rocce provocata da aumenti di pressione e di temperatura. Questo processo avviene all'interno della crosta terrestre e riguarda sia i minerali che la struttura della roccia. Abbiamo due tipi di metamorfismo: quello di contatto (interessa le rocce che vengono a contatto con un magma) e quello regionale (interessa grandi aree in profondità della crosta). Le rocce metamorfiche possono essere claassificate: - La famiglia delle filladi, deriva da un metamorfismo di basso grado di rocce argillose; - I micascisti, fra le più comuni, derivano da un metamorfismo regionale da medio a alto grado; - Gli gneiss, derivano da un metamorfismo regionale di grado da medio a alto e hanno una composizione simile a quella dei graniti.

Section

Il ciclo litogenetico comprende i processi magmatico, sedimentario e metamorfico. Un primo stadio comprende l'intero processo magmatico, il secondo il processo sedimentario con l'accumulo di sedimenti e il terzo quello metamorfico. Ma intervengono numerosi elementi di complicazione. Per esempio una roccia intrusiva o effusiva può venire metamorfosata senza prima essere demolita dal processo sedimentario. Inoltre il ciclo non è perfettamente chiuso, nemmeno nei confronti di perdite verso l'esterno. Quindi il ciclo litogenetico rappresenta solo uno degli aspetti dei meccanismi che hanno portato alla trasformazione del nostro pianeta.

Il ciclo litogenetico.

Section

Materie prime da minerali e rocce

Con il termine "giacimento minerario" si definisce ogni corpo geologico presente nella crosta terrestre che possa essere oggetto di un'attività estrattiva per la presenza di materiali utili ed economicamente sfruttabili. Nel campo della ricerca mineraria si distinguono risorse e riserve. Le risorse sono l'intera quantità di un determinato materiale, che si trova nei livelli superiori della crosta terrestre, che può diventare disponibile per il recupero e l'impiego. Le riserve invece indicano l'insieme dei giacimenti recuperabili. Le risorse minerarie non sono rinnovabili e comprendono, oltre alle riserve, anche i giacimenti già individuati ma il cui sfruttamento non è economicamente conveniente e anche i giacimenti di cui non è stata accertata l'esistenza ma che i geologi pensano di poter individuare in futuro. I giacimenti possono essere: minerari di origene magmatica (segregazione, filoniani, filoniani pegmatici, filoniani idrotermali, idrotermali diffusi), minerari di origine metamorfica e minerari di origine sedimentaria (alluvionali, di origine chimica da trasformazione o per precipitazione, associati a rocce residuali, associati a rocce biochimiche).

Section

Fonti di energia da minerali e rocce.

Alcuni materiali prodotti dal ciclo litogenetico vengono sfruttati da tempo come fonti di energia. Sono processi ancora in atto ma con una rapidità più elevata rispetto al passato. Si tratta quindi di risorve energetiche non rinnovabili, in via di esaurimento. Sono i combustibili fossili e i combustibili naturali.

I giacimenti di carboni fossili.

I giacimenti di petrolio.

Fonti di energia nucleare.

Giacimenti di Gas naturale.

Fine!