CROSTA TERRESTRE- la parte più esterna del nostro pianeta- è costituita da minerali e rocceInsieme di atomi- sostanza: campione di materia con una composizione chimica definita. Si divide in

- elemento: sostanza formata dalli stessi atomi- composto: atomi diversi reagiscono e si legano insieme; ha una struttura definita e invariabile e gli atomi sono presenti in un rapporto ben preciso

- miscele: materia di composizione variabile formata da due o più sostanze che conservano ognuna le proprie caratteristiche si dividono in

- miscuglio: miscela eterogenea; le singole sostanze rimangono separate- soluzioni: miscele omogenee; le singole sostanze non si distinguono più e presentano

le stesse caratteristiche in ogni loro parteStati della materia- solido: forma e volume proprio; le molecole sono legate da forze molto intense - liquido: volume proprio; le molecole sono legate da forze meno intense- gassoso: le molecole tendono ad espandersi occupando tutto lo spazio disponibile

MINERALIIl minerale è una sostanza naturale solida con- composizione chimica ben definita- disposizione ordinate e regolare degli atomi- possono essere formati da un solo elemento e essere composti chimiciStruttura cristallina- è l’impalcatura interna, regolare e ordinata dalla quale si ha l’abito cristallino (forma esterna)- cristallo: solido geometrico con facce, spigoli e vertici che si originano da una struttura tridimensionale elementare- se la crescita è senza ostacoli si hanno i cristalli singoli- se la crescita è ostacolata, si hanno degli aggregati di minerali; impossibile individuare l’abito- la struttura interna è caratterizzata dal ripetersi a intervalli regolari di una stessa configurazione di atomi- reticolo: allineamento regolare di atomi lungo i quali degli altri atomi si susseguono a distanze fisse e sono separati da spazi vuoti- atomi diversi (dimensione; struttura elettronica) danno origine a reticoli cristallini diversi- gli abiti cristallini possono formarsi da forme cristalline semplici (cubi; prismi; piramidi)Proprietà fisiche- durezza: resistere all’abrasione e alla scalfittura; dipende dalla forza dei legami reticolari; viene misurata con la scala di Mohs (successione di 10 minerali, ciascuno può scalfire quello che lo precede e viene scalfito da quello che lo segue)- sfaldatura: tendenza di un minerale a rompersi per un urto secondo superfici piane; dipende dalla diversa forza dei legami tra gli atomi nelle diverse direzioni del cristallo- lucentezza: misura il grado in cui la luce viene riflessa dalle facce di un cristallo; *metallica (assorbimento totale della luce); *non metallica (corpi più o meno trasparenti)- colore: alcuni minerali presentano sempre lo stesso colore (idiocromatici); altri presentano colori diversi a causa delle impurità chimiche rimaste nel reticolo- densità: dipende dall’addensamento di atomi nel reticoloMinerali delle rocce- per classificare i minerali si usano le specie minerali: ognuna comprende tutti i minerali con lo stesso tipo di reticolo e composizione chimica uguale- sono 8 classi- prima classe: elementi nativi (cristalli con un solo tipi di elemento)- altre classi: ossidi e sali- ossigeno e silicio (elementi più abbondanti nella crosta) si combinano tra loro per dare le basi dei silicati- non silicati: meno diffusiMinerali silicatici

- ogni ione silicio attrae 4 ioni ossigeno e il gruppo silicatico [SiO4]4- che ha la forma di un tetraedro- le catene di tetraedri si legano con il processo di polimerizzazione - calcio, magnesio, sodio sono i cationi che più si uniscono allo ione silicatico- l’alluminio può sostituire parte del silicato nei tetraedri (alluminosilicati)

Neosilicati Inosilicati Fillosilicati TettosilicatiTetraedri separati

Catena singola indefinita

Catena doppia indefinita

Strato indefinito (struttura piana)

Tridimensionale

Olivina Pirosseni Anfiboli MicheFeldspati

(anche con Al)

Minerali non silicatici- quelli più importanti sono i minerali carbonatici (CO3)2-

- minerali più comuni sono la calcite CaCO3 (calcari) e la dolomite CaMg(CO3)2 (dolomie)- salgemma (NaCl) e gessoFormazione dei minerali- sono il risultato di una serie di reazioni chimico-fisiche- dipendono dall’ambiente naturale in cui si formano (temperatura; pressione; concentrazione degli elementi chimici)- cristallizzazione: materiale fuso che si raffredda; atomi si aggregano per formare i reticoli cristallini tipici dei composti chimici- precipitazione: soluzioni acquose calde in via di raffreddamento; al diminuire della temperatura e al variare della composizione chimica della soluzione si formano specie diversi di minerali- sublimazione di vapori caldi (esalazioni vulcaniche): superfici fredde vicino alla fuoriuscita di vapori si rivestono di cristalli- evaporazione- attività biologica: nascita di gusci o apparati scheletrici- trasformazioni allo stato solido di minerali già esistenti: i reticoli, per la variazioni di temperatura o pressione, subiscono forti cambiamenti (strutture amorfe: trasformazioni veloci)

ROCCE- è un aggregato compatto e naturale di diversi minerali, anche sostanze non cristalline- eterogenee → composte da più specie di minerali- omogenee → composte da un solo minerale (monominerali)- caratteristiche macroscopiche: *aspetto (omogeneo o eterogeneo); *stratificazione; *colore; *durezza- per definirle meglio si usano i microscopi, raggi X, analisi chimiche- si originano in 3 grandi processi litogeneticiProcesso magmatico- presenza iniziale di materiale fuso (magma) che risale dall’interno della terra ad alta temperatura- la cristallizzazione del fuso dovuta al raffreddamento della temperatura porta alla formazione di rocce magmatiche (o ignee)Processo sedimentario- alterazione e erosione dei materiali rocciosi che affiorano in superficie, dove ci sono gli agenti esogeni- questi materiali vengono trasportati e accumulati- formazione di rocce sedimentarieProcesso metamorfico- trasformazione di rocce preesistenti (magmatiche, sedimentarie) in condizioni ambientali diverse da quelle di origine- temperatura e pressione elevate- i minerali preesistenti vengono distrutti e se ne formano nuovi - formazione di rocce metamorfiche

ROCCE MAGMATICHE- magma: materiale fuso formato dentro la crosta terrestre o nella parte alta del mantello; miscela complessa di silicati ad alta temperaturaRocce intrusive- diventano solide e cristalline in profondità (impossibilità per la massa di arrivare in superficie)- il raffreddamento avviene in tempi molto lunghi- tutto il fuso arriva a cristallizzare- struttura granulare olocristallina formata da cristalli di dimensioni visibili- queste rocce possono essere spinte verso l’alto da movimenti della crostaRocce effusive- il magma, spinto dalla pressione dei gas, trova una via di risalita, giungendo così a solidificare all’aria aperta- si riconoscono facilmente per gli apparati da cui le colate di lava sono fuoriuscite- la temperatura e la pressione si abbassano rapidamente → solo una piccola parte si trasforma in cristalli (fenocristalli)- il resto della massa diventa un ammasso di cristalli minuscoli- formazione di una sostanza vetrosa → atomi non hanno avuto il tempo di organizzarsi in reticoli cristallini- struttura porfirica (porfido): in una pasta di fondo ci sono sparsi dei fenocristalli- ossidiane: tutta la massa è vetrosaClassificazione- magmi acidi

- ricchi Silicio e Alluminio; oltre il 65% di silice- molto dense- pochi silicati; molti alluminosilicati- danno origine a rocce acide (si ricordano i graniti)

- magmi neutri- composizione intermedia (52-65% di silice)- rapporto equilibrato fra silicati e alluminosilicati- danno origine a rocce neutre

- magmi basici- meno del 52% di silice; più ricchi di ferro, magnesio e calcio- danno origine a rocce scure che si chiamano basiche

- magmi ultrabasici- meno del 45% di silice- densità molto elevata- danno origine a rocce ultrabasiche

Famiglie di rocce magmaticheFamiglia dei graniti (rocce acide)- rocce intrusive- contengono molti granuli di quarzo, cristalli di feldspati- graniti: rocce ricche di quarzo- granodioriti: povere di quarzo- il fuso è generato a grande profondità e dà origine a rocce durissime (batoliti)- corrispondenti effusive: *diversa modalità di cristallizzazione (struttura porfirica); *rioliti e liparitiFamiglia dei dioriti (rocce neutre)- magma neutro- miscela equilibrata di composti salici (plagioclasi) e femici (pirosseni: catena singola)- corrispondenti effusive: fenocristalli abbondanti e ben organizzati; *andesiti (Ande)Famiglia dei gabbri (rocce basiche)- rocce intrusive scure con plagioclasi di calcio associati pirosseni, anfiboli e olivine- corrispondenti effusive: *basalti (pavimento oceano)Famiglia dei peridotiti (rocce ultrabasiche)- magmi ultrabasici- formate da olivina- più note sono le peridotiti

Famiglia delle rocce alcaline (ricche in sodio e potassio)- ricchi di elementi alcalini (Na, K)- danno origine a minerali feldspati- rocce alcaline neutre → sieniti (intrusive); trachiti (effusive)- rocce alcaline basiche → leucititi (fenocristalli tondi)

Origine dei magmiTra le rocce intrusive il 95% sono rocce acide (graniti e granodioriti); tra le rocce effusive il 98% sono rocce basiche o neutre (basalti e andesiti)- se la fusione avviene a grande profondità nel mantello, si forma magma primario (composizione simile a quella del basalto; alta temperatura; molto fluido da potere salire in superficie). Da così origine alle rocce effusive- se la fusione avviene a minor profondità (sempre però con temperature elevate da poter fondere i sialici), si formano, con questo processo (anatessi) fusi acidi (ricchi in silice) detti magmi anatettici. Questi magmi hanno elevata viscosità (ci sono ancora minerali non ancora fusi e quindi solidi) e perciò fanno fatica a salire (cristallizzano dentro la crosta e formano i batoliti). A questa profondità, la roccia viene continuamente fusa e “riciclata”- magmi basici (basalti) → risalgono in superficie da zone molto profonde- magmi acidi (graniti) → rielaborazione delle rocce della crosta continentale- un magma basico può risalire direttamente dal mantello attraverso fessure profonde fino a espandersi come lava sul fondo degli oceani, dando origine ai basalti- il fuso però può risalire per tappe successive: il fuso si fraziona (cambia composizione nel tempo e dà origine a magmi diversi)- differenziazione: un magma basico può dare origine a rocce neutre e acide- magmi anatettici: possono dare varie sfumature (dipende da composizione crosta terrestre e da temperatura di fusione)- all’interno della terra la temperatura cresce con la profondità, abbastanza per fondere tutte le rocce se non ci fosse la pressione che aumenta la temperatura di fusione; in generale la terra può essere considerata come un solido. Però ci sono lave che si originano a 150km di profondità: perciò in certe condizioni alcune rocce possono fondere almeno in parte. Queste condizioni possono essere: aumento di temperatura del mantello; arrivo di fluidi che idratano la roccia presente. All’interno del pianeta, quindi, ci sono rimescolamenti di materiali e migrazioni di fluidi

ROCCE SEDIMENTARIE- sedimentazione: deposizione e accumulo, su terre emerse o fondo di bacini, di materiali di varia origine (organica o non organica), dopo che questi sono stati trasportati dagli agenti esogeni (acqua, venti, ghiacci)- il processo avviene:

- fondo delle valli (depositi fluviali)- piedi delle montagne dove cadono i frammenti rocciosi dalle masse sovrastanti (detriti di falda) - deserto (sabbia eolica)- fondo dei laghi (fanghi argillosi o calcarei)- paludi (torba)- riva al mare (depositi sabbiosi o ciottolosi)- oceano (argille e calcari)

- diagenesi: fenomeni che permettono il lento passaggio da sedimenti freschi a rocce sedimentarie (litificazione per compattazione o cementazione)- compattazione: peso dei materiali che si sovrappongono comprime i sedimenti sottostanti, riducendo gli spazi vuoti tra i frammenti- cementazione: acque che circolano nei sedimenti entrano nei pori, che sono riempiti per precipitazione con le sostanze in soluzione nell’acquaRocce clastiche- sono formate da frammenti (clasti) di altre rocce di ogni tipo, che si accumulano in zone riabbassate quando il mezzo che li trasporta perde la sua energia- la dimensione dei clasti ci indica anche il grado di tranquillità dell’ambiente (più sono piccoli, più l’ambiente è tranquillo)

-grado di arrotondamento dei granuli: esprime l’usura subita dai clasti e dà un’idea dell’intensità del processo di trasporto- conglomerati

- rocce con clasti maggiori di 2mm- brecce: ciottoli spigolosi (modesto trasporto) → detriti caduti ai piedi delle montagne- puddinghe: ciottoli arrotondati (lungo trasporto) → depositi alluvionali dei torrenti

- arenarie- clasti tra (2mm e 1/16 di mm)- sabbie cementate che possono essere ricche di quarzo- sabbie desertiche; dune litorali; sabbia fluviale; sabbie costiere; bassifondi marini

- argille- depositi derivati da sgretolamento di varie rocce- fondo dei grandi laghi; largo dei delta; mare aperto; oceano- argilliti: a causa della diagenesi, questi sedimenti diventano più compatti

- marne- derivano da una mescolanza di calcare e argilla

- piroclastiti- depositi estesi di materiali di varia dimensione emessi da esplosioni vulcaniche- i frammenti hanno percorso tragitti lunghi prima di sedimentare

Rocce organogene- sono formate dall’accumulo di sostanze legate ad un’attività biologica- gusci; apparati scheletrici; conchiglie; coralli; resti fossili- rocce carbonatiche

- calcari organogeni (accumulo di gusci calcarei CaCO3) spesso immersi in un cemento- coralli: usano la calcite per rivestirsi di parti scheletriche- dolomie CaMg(CO3)2; si sono formate con un processo di diagenesi con rocce calcaree grazie anche alla circolazione di acque ricche di magnesio (dolomitizzazione)

- rocce silicee- accumulo di gusci di organismi che usavano la silice al posto della calcite- la selce è la più diffusa

- carboni fossili: fossilizzazione di grandi masse vegetali per arricchimento di carbonio o perdita di altri elementi- idrocarburi

- miscele di composti del carbonio e dell’idrogeno a cui si aggiungono piccoli composti ossigenati, azotati o fosforati- solidi (asfalti); liquidi (petrolio); gassosi (metano)- impregnano molte rocce porose e derivano dalla decomposizione (fatta da batteri anaerobi) di sostanze organiche accumulate su fondali marini

Rocce chimiche- deposte per fenomeni chimici *Evaporiti- precipitazione di composti chimici che si trovano sciolti nell’acqua quando la loro quantità raggiunge la saturazione (massima concentrazione possibile)- sul fondo di un bacino completamente evaporato si depositano i sali contenuti nell’acqua del mare- prima la calcite CaCO3 e la dolomite CaMg(CO3)2

- poi gesso (CaSO4 ∙ 2H2O) e anidrite (CaSO4)- infine salgemma (NaCl), silvite (KCl) e carnallite (MgCl)- si possono formare accumuli di sale anche nei deserti (torrenti alimentati da rare piogge)- ritroviamo i carbonati, i calcari e le dolomie (a volte derivano da precipitazioni di carbonato di calcio)- travertini e alabastri → calcari formati da depositi da acque sorgive ricche in CaCO3 che raggiunge la saturazione per un aumento di temperatura- stalattiti e stalagmiti → mondo carsico sotterraneo- geyseriti e opale → rocce silicee possono formate per precipitazione chimica, con deposizione di silice in corrispondenza di sorgenti termali di origine vulcanica- foreste pietrificate e legni silicizzati → la silice può sostituire il legno di alberi sepolti

*Rocce residuali- derivano dall’accumulo in posto (senza trasporto) dei materiali che restano dopo l’alterazione meteorica di una roccia- lateriti e bauxite (alluminio) → alterazione meteorica attacca rocce ignee o metamorficheProcesso sedimentario- stretta relazione tra ambiente di sedimentazione (marino, fluviale…) e tipo di roccia che può nascere- ogni roccia che sale in superficie è colpita dagli agenti atmosferici, che provocano disgregazione e alterazioni dei minerali originari- nasce un mantello detritico che può restare in luogo o essere trasportato dai vari agenti- pioggia opera dilavamento generale- ghiacciai e venti lo trasportano- fiumi trasportano materiali e li rimettono nei bacini marini

ROCCE METAMORFICHE- si formano dopo la trasformazione di altre rocce, grazie ad aumenti di pressione e temperatura- metamorfismo: processo che avviene in profondità ma senza arrivare alla fusione del materiale coinvolto- la trasformazione è sia per i minerali che per la struttura della roccia- nella roccia avvengono una serie di reazioni chimiche e trasformazioni fisiche (cristallizzazione metamorfica) che portano alla comparsa di nuove associazioni di minerali (nascita di una nuova roccia)- rimane composizione chimica globale della roccia originaria → risalire roccia originaria- facies metamorfiche → insieme dei caratteri litologici di una roccia- la facies dipende dall’ambiente in cui la roccia si è formata perciò riconoscere una facies significa identificare l’ambiente fisico e la profondità dove la roccia è nata- il metamorfismo si colloca tra il processo sedimentario (superficie) e quello magmatico (profondità)Metamorfismo di contatto- magma risale attraverso la crosta → forte aumento di temperatura delle rocce a cui è a contatto- le rocce subiscono variazioni nella composizione dei minerali → aureola di contatto- le trasformazioni sono tanto intense quanto più è vicina la massa di contatto (CaCO3 → marmi)Metamorfismo regionale- movimenti della crosta terrestre fanno sprofondare nel suo interno rocce sedimentarie o magmatiche sottoposte oltre all’alta temperatura anche alla forte pressione- con forti pressioni si formano minerali appiattiti o lamellari (come le miche) con direzione perpendicolare alla pressione- scistosità → proprietà di suddividersi facilmente secondo piani paralleli (piani di scistosità)- metamorfismo di grado basso, medio, alto → secondo le trasformazioni (da modeste a intense)- il metamorfismo non può proseguire in modo indefinito: oltre certi valori di temperatura e pressione una parte della roccia può fondere- se la parte fusa aumenta, si hanno i magmi anatettici → ultrametamorfismo

CICLO LITOGENETICO- primo stadio: intero processo magmatico con intrusione e effusione dei materiali fusi- secondo stadio: processo sedimentario che porta all’accumulo di sedimenti- terzo stadio: processo metamorfico che attraverso i processi di fusione ci riporta a quello magmatico- eccezioni

- una roccia magmatica può essere metamorfosata senza essere colpita dal processo sedimentario

- una roccia sedimentaria può venire esposta in superficie dopo la formazione- una roccia metamorfica può essere sollevata in superficie senza subire fusione

- il ciclo non è completamente chiuso: molte rocce originate dal magma basaltico ritornano per fusione al mantello ma lacune si fermano nella crosta continentale- rappresenta uno dei meccanismi con il quale la terra si trasforma