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Pressione litostatica e temperatura del magma

geologia


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Pressione litostatica e temperatura del magma

Un corpo all'interno della terra è sottoposto alla pressione litostatica proporzionale al peso dei corpi che gravano su esso ossia alla profondità: essa però non ha effetti deformanti su esso poiché si esercita in ogni direzione intorno a lui. Se si verifica un aumento locale di temperatura una massa rocciosa si dilata e subisce una spinta verso l'alto a causa della vicinanza di rocce fredde. La massa rocciosa va verso zone in cui la pressione è minore e inizia a fondersi per divenire magma. La fusione è facilitata se le rocce entrano in contatto con fluidi che le arricchiscono in acqua. Il luogo di origine del magma è solitamente il mantello, lo strato interno che si trova tra 8 e 70 km di profondità. Una massa magnetica, una volta formata, può rimanere per molto tempo ferma se è in equilibrio litostatico con le rocce circostanti. Se però si verifica un aumento di temperatura o una diminuzione della pressione, un aggiunta di acqua o altre sostanze che diminuiscono viscosità e densità, la massa si sposta verso la superficie. Alcuni minerali passano allo stato solido, sep 111j95b arandosi dalla massa liquida, causando una variazione di densità del magma.

Viscosità e composizione del magma

Un liquido scorre meglio se ha bassa viscosità; questa cresce al diminuire della temperatura ma dipende dalla composizione chimica del magma. Sono viscosi magmi ricchi di alluminio, silicio, ossigeno, ioni silicato SiO   e di anioni poliatomici derivati dallo ione silicato come AlSiO   . Questi ioni sono di grandi dimensioni e poco mobili rispetto ai più piccoli cationi monoatomici (Na+,K+;Ca +,Mg +; Fe +). La presenza dell'acqua rende i magmi più fluidi. I magmi felsici hanno maggior attrito tra le particelle fluide, i magmi felsici, ricchi di cationi, hanno bassa viscosità. La viscosità è una proprietà importante poiché determina la capacità di movimento di un minerale: magmi viscosi si muovono con più difficoltà e solidificano più velocemente; le colate laviche invece sono magmi poco viscosi (più fluidi e più mobili).



Fusione parziale delle rocce

I meccanismi che danno origine alle diverse varietà di rocce magmatiche sono due: la fusione parziale e la cristallizzazione frazionata. La fusione parziale di parti del mantello e della crosta origina rispettivamente magmi mafici e felsici. La causa di questo fenomeno è la diversa temperatura di fusione dei minerali che formano crosta e mantello; anche la pressione la presenza di acqua sono fattori che influenzano la temperatura di fusione dei minerali. Le rocce sono miscugli eterogenei di minerali che hanno punto di fusione diverso; inizialmente si fondono quelli a bassa temperatura di fusione, se la frazione fusa viene poi separata da quella ancora solida, si origina un magma con composizione diversa dalla roccia originaria. Al diverso grado di fusione delle rocce è imputabile l'esistenza di magmi basaltici.

Cristallizzazione frazionata dei magmi

È un processo che avviene nei magmi in lenta risalita (nel corso di essa, il magma può subire variazioni). Si verifica perché i minerali del magma hanno punti di solidificazione variabili a seconda della pressione e della presenza di acqua. Ogni magma cristallizza in un intervallo di tempo nel quale coesistono minerali fusi e solidi: durante questo intervallo i cristalli reagiscono con il fuso. All'abbassarsi della temperatura i minerali di prima formazione fondono e creano nuovi minerali in equilibrio con la nuova temperatura; il processo continua fino a quando non si raggiunge la totale solidificazione. Vi sono due serie di reazioni (Bowen) che si verificano nella solidificazione:

-serie discontinua (minerali che si formano per primi) che parte da minerali mafici che cristallizzano per primi, reagiscono con il fuso e si trasformano in altri minerali più ricchi di silicio.

-serie continua (minerali che si formano successivamente) riguarda i plagioclasi, ricchi di calcio che si trasformano progressivamente in plagioclasi ricchi di sodio.

Nella fase di coesistenza della parte fusa con quella solida particolari fenomeni possono determinare la separazione dei cristalli solidificati dal fuso residuo: il minerale già solido, allora, forma una roccia con composizione differenziata rispetto al magma di partenza. Anche il fluido residuo ha composizione diversa da quella iniziale poiché privato dei minerali rimasti allo stato solido.

La separazione dei cristalli solidi dal fluido residuo può avvenire a causa del frazionamento per gravità. Nelle rocce intrusive infatti vi è una stratificazione dovuta all'accumulo verso il basso dei cristalli dei minerali ultramafici e mafici formati per primi. Il fenomeno si può ripetere e dare origine a rocce ultramafiche in basso, mafiche e felsiche in superficie (dal magma più pesante al più leggero).

La separazione dei cristalli può avvenire anche in seguito ad una compressione che inietta il fluido all'interno di fratture e lascia sul posto il solido. Un ulteriore possibile meccanismo è il mescolamento di magmi di diversa provenienza; il fenomeno della cristallizzazione spiega come sia possibile ottenere da magmi sottocrostati basaltici si possano avere fusi residui a composizione granitica. Per spiegare invece la quantità di graniti e rioliti presenti nelle rocce si parla della formazione diretta per fusione parziale delle rocce della crosta.

Plutoni

Gli ammassi di rocce intrusive si formano in profondità per la solidificazione del magma. I fenomeni erosivi e il sollevamento delle montagne mettono a nudo i corpi intrusivi (con la formazione di catene montuose si hanno sollevamenti della crosta formati da rocce metamorfiche e intrusive). Nelle catene montuose più antiche i fenomeni erosivi hanno fatto affiorare i nuclei di rocce intrusive: le rocce che affiorano si sono in realtà formate all'interno della crosta. Man mano che risale, il magma deve crearsi spazi d'apertura scalzando blocchi di rocce che poi assimila lentamente o fondendole o iniettandosi in esse. I corpi magmatici consolidati nel sottosuolo sono detti plutoni, hanno forma e dimensione variabili: quelli di dimensioni minori si chiamano ammassi, mentre i batoliti sono i plutoni più grandi (100km); il loro fondo non è visibile e sono costituiti da rocce felsiche quali graniti e granodoriti, formano l'ossatura dei continenti e sono nel cuore delle grandi catene montuose.

Anatessi

Alcuni plutoni granitici, specialmente quelli più superficiali mostrano contrasti netti e disposizione trasversale rispetto alle rocce incassanti: la loro messa in posto fu un'intrusione; altri più profondi hanno contatti sfumati ed è difficile separarli dalle rocce circostanti. La loro composizione interna non è omogenea e il granito mostra strutture sedimentarie e metamorfiche. Ciò significa che i batoliti si formano in situ per granitizzazione delle rocce circostanti in seguito all'anatessi. L'anatessi è il processo in cui le rocce sono sottoposte ad una fusione parziale per azione di gas e delle soluzioni ad altissima temperatura in risalita dalle parti più profonde della crosta, spiega l'abbondanza di rocce granitiche; le rocce che ne derivano si chiamano anatettici.

Corpi ipoabissali

Alcuni plutoni di dimensioni medio piccole possono solidificare a bassa profondità quando il magma riesce a risalire. Essi possono incunearsi nelle rocce incassanti parallelamente agli strati delle rocce sedimentarie, oppure essere discordanti. L'intrusione dei concordanti può avvenire in due modi: separazione degli strati già presenti o inarcamento delle rocce sovrastanti (entrambi devono avvenire in prossimità della superficie). I filoni-strato sono corpi concordanti di forma tabulare e spessore variabile; si distinguono da una normale colata lavica per due motivi: maggiori dimensioni dei cristalli, dovute alla lenta solidificazione del sottosuolo, o effetti termici sulle rocce con cui sono a contatto. i corpi discordanti detti filoni o dicchi sono tabulari e tagliano secondo vari angoli la stratificazione delle rocce incassanti. Si intrudono lungo fessure aperte dalla pressione dell'iniezione magmatica o nelle fratture.

Origine dei magmi mafici e felsici

Nelle rocce magmatiche che compongono la crosta terrestre vi è abbondanza di granito, roccia felsica intrusiva, e basalto, mafica effusiva. Tra le felsiche dominano quelle intrusive, tra quelle mafiche le effusive. I minerali più ricchi di silice fondono a 700°C a 40 km di profondità: qui si verifica il processo di anatessi, le rocce fondono (tra i 1200 e i 1400°C) parzialmente e originano magma granitico. Il magma granitico deriva da una rigenerazione in situ di rocce esistenti e può essere visto come metamorfismo estremo.  Il magma basaltico è composto da materiali del mantello o della crosta che salgono in superficie per la prima volta. Il diverso comportamento dei magmi mafici e felsici risiede nella diversa influenza della pressione e della temperatura di fusione. La temperatura di fusione del magma granitico aumenta quando diminuisce la pressione; salendo verso la superficie solidifica totalmente. Nel magma basaltico la temperatura diminuisce con la diminuzione della pressione e quindi durante la risalita rimane sempre allo stato fuso ed effonde in superficie.

Eruzioni vulcaniche e contenuto di gas nel magma

Un magma con minore densità rispetto alle rocce circostanti risale all'interno del mantello, costituendo grandi corpi a forma di diapiri magmatici. Se questi non sono in condizioni di equilibrio citostatico, continuano a risalire deformando o creando fratture tra le rocce già presenti. Durante la risalita, l'azione del magma determina attività sismica provocando terremoti detti tremori. Giunti in prossimità della superficie i diapiri si fermano e costituiscono la camera magmatica (o serbatoio magmatico; tra 2 e 10 km di profondità); quando avviene un cambiamento di equilibrio si ha l'eruzione vulcanica, cioè l'emissione all'esterno di materiale magmatico, solido o aeriforme. Il magma può risalire per varie cause: o a seguito dell'iniezione nella camera magmatica di nuovo magma proveniente dal basso, o quando la pressione litostatica esercitata sul magma diminuisce facendo diminuire anche la solubilità dei gas che compongono il magma (vapore acqueo, idrogeno, anidride carbonica, acido cloridrico, diossido di zolfo, solfuro di idrogeno, gas inerti) e facendo si che alcuni di essi sfuggiti al liquido si accumulino nella parte superiore della camera ed esercitino una spinta. La frantumazione delle rocce fa si che si crei un varco chiamato camino vulcanico.

Il meccanismo eruttivo

Oltre ad aprire il varco, i gas trasportano il magma in superficie. A seguito dell'esplosione i gas nel magma si trovano improvvisamente ad una pressione più bassa: ciò provoca la separazione del magma e la rapida espansione dei gas. Nel magma si formano bolle che si spostano verso l'alto e fanno risalire il magma lungo il camino vulcanico. Il magma emesso si chiama lava; la differenza tra magma e lava consiste nel fatto che la lava è priva di gas che erano contenuti nel magma. Esaurita l'espansione dei gas che hanno provocato la risalita, il condotto viene chiuso dal magma solidificato (quando altri gas dall'interno della terra riporteranno la pressione a valori critici, il fenomeno si verificherà nuovamente). Attualmente i vulcani attivi sono 500/600, l'attività è differenziata e dipende dai gas e dalla sua percentuale in silice: la presenza dei gas favorisce l'attività esplosiva. L'abbondanza di silice rende il magma viscoso e poco mobile, perciò, in presenza di gas, favorisce anch'essa le esplosioni; se la presenza di gas è minore, i magmi viscosi determinano la formazione di prodotti semisolidi che fuoriescono e prendono il nome di estrusioni. Altri semisolidi possono insinuarsi nelle rocce e prendere il nome di protrusioni. La scarsità di gas e il minore contenuto di silice provocano invece colate laviche senza esplosioni.

Attività vulcanica esplosiva

La fuoriuscita di magma viscoso con violente esplosioni si chiama attività esplosiva ed è tipica delle lave riolitiche ricche di gas. Quando il magma si avvicina alla superficie la pressione scende e i gas nel magma possono liberarsi con violenza esplosiva: il magma viene sminuzzato e le rocce circostanti sono rotte in frammenti di tutte le dimensioni. I frammenti (clasti) eiettati sono detti piroclasti, e le rocce che ne derivano sono piroclastiti. I frammenti più piccoli sono chiamati ceneri; sono lapilli, bombe o blocchi a seconda delle dimensioni. [Esplosioni famose: Krakatoa - Indonesia 1883 e Saint Helens - USA 1980 in cui le ceneri si diffusero per tutto il globo a causa delle grandi dimensioni; storicamente più famosa è Vesuvio, 79 ac descritta da Plinio il Giovane]. I piroclasti ricadono al suolo dove, accumulandosi, originano successioni di depositi piroclastici. Queste formazioni sono associate a lave sialiche e viscose (riolitiche, andesitiche). Si distinguono tre depositi piroclastici: caduta gravitativa, colata piroclastica e ondata basale.

Caduta gravitativa

La caduta gravitica è il meccanismo di deposizione dei piroclasti (consistenti in ceneri, cristalli, frammenti vetrosi e blocchi eiettati da un condotto) lanciati in alto che ricadono successivamente a varia distanza dal centro eruttivo. Nelle esplosioni più violente, grandi blocchi di lava possono raggiungere 10 km, le ceneri gli strati più altri dell'atmosfera e fare più volte il giro della terra. [Episodio Pinatubo - Filippine 1991 in due settimane le ceneri erano già in tutto il globo]. Le polveri vulcaniche emesse con grandi esplosioni determinano una diminuzione dell'insolazione della terra (Pinatubo dopo eruzione abbassamento temp media 0,5 C°). I depositi piroclastici che si formano dalla compattazione e dalla trasformazione in roccia dei frammenti più piccoli sono detti cineriti; all'aumentare della dimensione dei detriti vi sono i tufi vulcanici e le brecce vulcaniche. Se cristalli, frammenti vetrosi e ceneri finiscono in acqua, possono mischiarsi o essere rielaborati e formare le tufiti.

I depositi piroclastici da caduta gravitativa sono ben stratificati e ricoprono le asperità del terreno con uno spessore costante; c'è una diminuzione progressiva (esponenziale) dello spessore dei depositi man mano che ci si allontana dal vulcano che li ha lanciati.

Colata piroclastica

Derivano dal movimento verso valle di materiale piroclastico altamente concentrato in cui il gas agisce da lubrificante. Le colate sono prive di stratificazione e non rivestono uniformemente il rilievo, ma pareggiano i dislivelli. Le più tipiche sono le nubi ardenti, legate ad esplosioni con forte emissioni di gas, specie di valanghe molto pericolose in cui cenere lapilli e frammenti incandescenti, emulsionati ai gas, fluiscono sui lati del vulcano con grande velocità (800°C La Pelèè - Martinica 1902 29.000 persone). Una volta depositati, i prodotti sono ancora incandescenti, perciò si saldano insieme e si compattano con matrice vetrosa, formando le ignimbriti (che hanno spessore enorme e ricoprono vasti spazi). Altro fenomeno è quello delle colate di fango (lahar): flussi di materiale formato da frammenti di piccole dimensioni che con l'acqua diventa fluido e si riversa verso valle. Si formano per brusco scioglimento dei ghiaccio per rapida espulsione di acqua dal cratere di un vulcano quiescente in cui si è formato un lago o masse di ghiaccio.

Ondata basale

Sono ondate di flussi molto diluiti di gas e materiale piroclastico che si espandono radialmente a raso terra dal condotto vulcanico; si verifica spesso quando le acqua sotterranee entrano nel condotto vulcanico e fino alla camera magmatica. La grande quantità di vapore determina l'aumento di pressione e l'esplosione dell'edificio vulcanico: ciò è simile all'esplosione di una caldaia e si chiama esplosione freatomagmatica perché provocata dall'acqua. Il risultato è il lancio di materiale solido e vapore verso l'alto con la propagazione di un'ondata basale. I depositi piroclastici che derivano dalle ondate basali ricoprono il rilievo, ma lo spessore è maggiore delle depressioni: sono ben stratificati (simili alle dune eoliche)e le dune presentano il fianco più ripido rivolto verso il centro dell'esplosione.

Attività vulcanica effusiva

La fuoriuscita di lava fluida senza esplosioni si chiama attività effusiva ed è tipica delle rocce basaltiche: la lava basaltica esce a 1000/1200°C è fluida e scorre a velocità contenuta, ad eccezione di casi di 100km/h, per 50/60km; la lava riolitica esce a 800/900°C è viscosa e fluisce lentamente formando accumuli cupoliformi. Le lave possono essere subaeree e subacquee e si distinguono in base alle forme delle superfici e alle strutture interne date dalle origini. Il magma basaltico se è molto ricco di gas origina scorie bollose dovute alla fuoriuscita di gas e dà origine alla lava scoriacea, dalla superficie accidentata e irregolare. Se il magma è povero di gas, si forma una pellicola consolidata: al di sotto di essa la lava continua a fluire e deforma la pellicola; si formano così le lave a corda. Nel caso di lave viscose la parte superficiale della colata può formare dei blocchi che la corrente porta in alto: si parla di lave a blocchi. Se l'eruzione è subacquea, il magma che va a contatto con l'acqua consolida velocemente in superficie formando una pellicola; all'interno si accumula fluido: si formano così strutture globulari ammassate chiamate lave a cuscini. Se il raffreddamento è rapido si ha consolidamento allo stato vetroso e auto esplosione con sminuzzamento della colata; sono le lave autoclastiche che hanno l'aspetto di una breccia o di sabbia di piccoli pezzi vetrosi, detta ialocastite. Acquisiscono carattere sedimentario a causa della loro posizione.

Eruzioni centrali

Si verificano quando il magma fuoriesce da sorgenti puntiformi che danno luogo alla forma conica del vulcano. Se escono colate basaltiche si formerà un vulcano poco ripido, detto vulcano a scudo (es. hawaiiani, Mauna Loa alto 10 largo100). La lava basaltica solidificata si presenta con una fessurazione colonnare che si forma quando la lava si raffredda e si contrae fratturandosi. La lava felsica ha viscosità elevata; una lava silicica esce allo stato solido, per cui emerge dal condotto alzandosi sempre di più: si formano così guglie, spine e obelischi. Quando l'eruzione è di tipo esplosivo si formano i coni di scorie, facilmente erodibili e molto ripidi. Se un vulcano emette a intermittenza lava e piroclasti si forma uno strato-vulcano, cioè un cono composto(Vesuvio, Etna); se il vulcano diventa troppo alto o il camino è ostruito, la lava fuoriesce lateralmente e forma coni avventizi. Una delle modificazioni degli apparati centrali sono le caldere, grandi depressioni occupate da un lago o dal mare, che si formano per esplosione o collasso di un vulcano. Lo svuotamento dei serbatoi magmatici poco profondi provoca il collasso di un edificio vulcanico formando caldere di sprofondamento (Colli Albani); la violenza dell'esplosione a volte può provocare la distruzione della sommità del cono e formare una cavità imbutiforme chiamata caldera di esplosione. Diatrema è il termine usato per indicare il riempimento di un camino vulcanico con la breccia; associati ad essi vi sono spesso i maar: rilievi anulari di materiale piroclastico dovuti a esplosioni freatomagmatiche e occupati da laghetti subcircolari.



Eruzioni lineari

Nelle eruzioni lineari o fessurali i prodotti vulcanici escono da lunghe e strette fratture della crosta terrestre; si verificano lungo gli assi centrali degli oceani. Se la lava è basaltica, essendo fluida, si espande e inonda vasti spazi; le colate laviche, impilandosi dopo ogni eruzione, formano plateau basaltici, tavolati o altipiani(Deccan - India). Se il magma è felsico dalle fratture escono nubi ardenti e si formano accumuli ignimbriti detti plateau ignimbritici (Trentino).

Manifestazioni gassose

I gas vulcanici dettero origine all'atmosfera e agli oceani: il vapore acqueo è il principale costituente, seguito da anidride carbonica e diossido di zolfo, con tracce di azoto, ossido di carbonio e cloruri vari. Le ultime fasi dell'attività vulcanica consistono in emissioni di gas e vapori in manifestazioni idrotermali. Il vapore acqueo emesso è di origine magmatica e meteorica: può accadere che le acqua nel sottosuolo scendano in profondità lungo fratture e si surriscaldino; tali acque vaporizzate possono dare origine a sorgenti termali, geyser, soffioni e fumarole. I geyser emettono alti getti d'acqua calda e ricca di sostanze disciolte ad intervalli regolari. Il fenomeno si verifica in presenza di una camera magmatica poco profonda che riscalda acqua di falda: il getto d'acqua si forma quando la pressione dovuta al vapore e agli altri gas supera la pressione idrostatica dell'acqua liquida presente in una frattura, l'acqua bolle e fuoriesce con forza all'esterno (USA - Yellowstone). Fumarole e soffioni sono causati dall'emissione di gas vulcanico da fratture nel terreno. I getti di vapore e gas sono meno forti nel caso delle fumarole e più violenti per i soffioni. Gas e vapori emessi contengono in soluzione sostanze che precipitano quando l'acqua evapora e formano diversi tipi di deposito come zolfo e travertino.

Distribuzione dei vulcani sulla terra

Sulla terra sono presenti 500/600 vulcani distribuiti in tutti i continenti lungo fasce che percorrono i loro bordi, specialmente vicino all'Oceano Pacifico.

Formazione delle rocce sedimentarie

Le rocce che non si sono formate sulla superficie terreste sono instabili a contatto con l'atmosfera; nelle nuove condizioni i minerali si alterano chimicamente, le rocce si disgregano dando origine a detriti(ioni, molecole o cristalli). L'acqua, il vento, i ghiacciai trasportano i detriti e li accumulano nelle depressioni della superficie; i detriti prendono il nome di sedimenti sciolti e possono aggiungersi materiali organici. I sedimenti si accumulano e la pressione dei materiali sovrastanti provoca l'espulsione dell'acqua fuori dai sedimenti sciolti ed una progressiva compattazione del materiale. Le sostanze contenute nell'acqua precipitano e si depositano unendo i sedimenti sciolti tramite un processo chiamato cementazione, che consiste nell'introduzione di nuova materia nei pori di un sedimento. Il cemento è la forza legante che unisce i grani e litifica il sedimento sciolto. Durante la compattazione e la cementazione si verificano reazioni chimiche tra i minerali tra i minerali e i fluidi circolanti. I processi agiscono per tempi molto lunghi; l'insieme di questi processi che trasformano i sedimenti sciolti in rocce sedimentarie compatte si chiama diagenesi.

Struttura delle rocce sedimentarie

La deposizione dei sedimenti non avviene a velocità costante, ciò fa si che in alcuni periodi il materiale depositato sia scarso o assente, così le rocce sono costituite da strati. Lo strato è l'unità strutturale delle rocce sedimentarie; lo spessore degli strati è molto variabile. Tra gli strati si possono trovare ulteriori unità sottili chiamate lamine, spesse pochi mm, la cui formazione è dovuta all'azione del vento e dell'acqua che hanno trasportato il sedimento. Altre rocce tipo il salgemma non hanno stratificazione e sono compatte.

Rocce carbonatiche

Oltre ai silicati le rocce sedimentarie contengono anche i carbonati: essi sono costituiti dallo ione carbonato CO  , formato in particolari condizioni fisiche (innalzamento di temperatura) dalla reazione di anidride carbonica CO  con l'acqua H O, che si lega a ioni positivi Ca  e Mg   . Le rocce costituite da più del 50% di carbonati sono dette rocce carbonatiche; i minerali più diffusi sono la calcite CaCO  e la dolomite CaMg(Co)  , mentre le rocce più diffuse sono calcare e dolomia. I principali produttori di carbonati sono gli organismi che usano gli ioni CO  e Ca  presenti nel cibo o in soluzione nell'acqua per costruire il proprio scheletro. I gusci dei molluschi, gli scheletri dei coralli e quelli dei ricci sono tutti formati da carbonati di calcio. Le ooliti sono palline ovoidali costituite da un piccolo nucleo circondato da varie lamelle concentriche; hanno composizione aragonitica e sono generalmente marine. I sedimenti oolitici si formano prevalentemente in zone tropicali sull'orlo dei banchi oceanici.

Classificazione delle rocce sedimentarie

Le rocce sedimentarie sono classificate in rocce clastiche, organogene e chimiche. Le rocce clastiche, dette anche detritiche, sono formate da frammenti di rocce preesistenti che dopo l'erosione sono stati trasportati, depositati e trasformati in roccia. Le rocce organogene sono formate da frammenti provenienti da resti dello scheletro; le rocce chimiche si formano in bacini sedimentari marini in cui si verificano particolari fenomeni chimico-fisici che producono sostanze solide insolubili.

Rocce clastiche

Sono formate da detriti provenienti dal disfacimento di altre rocce; i granuli detritici subiscono un trasporto più o meno lungo, a seconda della loro forma (breve se sono spigolosi, lungo se sono arrotondati). I detriti che si accumulano ai piedi delle pareti rocciose hanno spigoli vivi; le ghiaie fluviali arrotondati. La classificazione delle rocce clastiche e dei sedimenti si basa sulle dimensioni dei frammenti:

- granuli più grandi di 2 mm, forma arrotondata, ghiaia per i sedimenti sciolti e conglomerato per la roccia compatta

- accumulo di frammenti superiori a 2 mm è detto pietrisco, l'equivalente consolidato è detto breccia

- granuli che hanno dimensioni tra i 2 e 1/16mm, di sabbia per il sedimento e di arenaria per la compatta

- granuli con dimensioni tra 1/16 e 1/256 mm il sedimento si chiama silt e la roccia siltite

- granuli con dimensioni ancora minori si chiamano argilla per il sedimento e argillite per la roccia compatta.

È possibile classificare le rocce clastiche anche secondo la loro composizione mineralogica: le arenarie per esempio sono composte da feldspati, quarzo e piccoli frammenti le arenarie possono essere quarzareniti (se contengono quarzo superiore al 95%), arcose (se hanno quarzo fino al 95%)o litareniti (prevalgono frammenti di rocce. Le arenarie sono però spesso formate anche da materiale fine chiamato matrice interstiziale (grovacche).

Varietà delle rocce clastiche

Sono molto diffuse, si formano a partire dai detriti accumulati ai piedi dei pendii, dai materiali accumulati dai fiumi e dai ghiacciai, da sabbia, argille, silt o ghiaia depositati sul fondo del mare e da qualunque altro materiale di rocce preesistenti. Ghiaia e pietrisco sono soggetti a un trasporto più limitato e sono deposti in aree(coste e spiagge rocciose, parte pedemontana delle pianure) meno estese di depositi più fini. Le rocce clastiche derivano dal consolidamento di materiali fini e fangosi(silt, argilla) dette anche peliti in quanto si depositano sui fondali marini. Generalmente i fanghi si depositano in acque calme, basse e in pianure alluvionali. Le rocce carbonati che si formano dalla disgregazione di rocce preesistenti, ma contengono anche una parte organica: si hanno i grani di origine scheletrica, costituiti dagli scheletri di invertebrati marini, i grani detritici, derivati da carbonati preesistenti per rottura di sedimenti o per disgregazione di rocce antiche. Vi può essere miscela di grani e materiale più fine che spesso funge da matrice tra i grani, detto micrite; i fanghi carbonatici hanno origine o dalla disgregazione dei resti animali o dalla precipitazione di acque ad alta salinità. Nel processo di sedimentazione si mescolano detriti di diversa origine: si ha così una composizione mista di silicati e carbonati nelle rocce sedimentarie. Le più diffuse sono le marne: poco consistenti e facilmente fratturabili, costituite da argilla e carbonati di calcio; mentre calcari e dolomie hanno colore rosato, l'argilla conferisce alle marne una colorazione scura.

Rocce piroclastiche

I frammenti dell'esplosione vulcanica formano per diagenesi le rocce piroclastiche: essi si depositano sulla superficie e sedimentano, successivamente sono compattati dalla pressione degli strati sovrastanti e subiscono cementazione. Queste rocce possono essere considerate magmatiche e sedimentarie: per le origini sono magmatiche felsiche perche derivano da parti di magma solidificato; per i meccanismi di deposizione sono sedimentarie. Si presentano stratificate (in seguito alle varie fasi eruttive); i clasti sono formati da frammenti di roccia, cristalli e vetro vulcanico: quest'ultimo è il contrassegno distintivo dell'origine piroclastica. La classificazione delle rocce piroclastiche è basata sulle dimensioni dei granuli: i frammenti più grandi sono denominati blocchi; essi cadono prima, più vicino al cratere, hanno dimensioni superiori a 32mm e formano le brecce vulcaniche una volta cementati. Se le dimensioni sono tra 32 e 4mm troviamo i lapilli che danno origine ai tufi a lapilli. I frammenti più fini sono le ceneri grossolane con dimensioni tra 4 e 0,25mm, il tufo è la roccia corrispondente. La roccia prodotta dalle ceneri è detta cinerite. Per quanto riguarda la composizione mineralogica, la composizione dei magmi originari è felsica, perciò le rocce piroclastiche sono spesso rioliti (Lazio).

Rocce organogene

Derivano da parti dello scheletro di organismi che col passare del tempo si accumulano nei bacini sedimentari e subiscono la diagenesi (gusci di molluschi). I fanghi diagenizzati danno origine a calcari pelagici (rocce organogene carbonati che), radiolariti e diatomiti(rocce organiche silicee); i depositi di spicole di spugne si chiamano spongoliti (sia calcare che silicee). I peloidi sono granuletti subsferici di fango carbonatico, di dimensioni molto piccole, costituiti per la maggior parte da escrementi di invertebrati o filtratori che filtrano l'acqua col sedimento in sospensione. Le rocce organogene biocostruite sono il prodotto dell'attività biologica: derivano dalle barriere coralline e dagli scheletri dei coralli, i quali vivono poggiandosi su un basamento formato dagli scheletri dei coralli precedenti (carbonato di calcio) e col tempo possono raggiungere spessori di centinaia di metri. Le stromatoliti sono costituite da straterelli ondulati e sono il prodotto dell'attività di colonie di alghe azzurre che estraggono il carbonato di calcio dall'acqua.

Combustibili fossili

Il guano (formato da escrementi di uccelli marini) e i carboni fossili (resti vegetali)sono rocce organogene. I carboni fossili sono il prodotto di una serie di processi chimici e fisici di fossilizzazione di materiale vegetale che durante la diagenesi perde idrogeno, ossigeno e azoto e si arricchisce di carbonio. Più il carbone è antico, più ha valore e potere calorifico. Vi sono 4 varietà di carbone: la torba (con ancora tanta acqua), la lignite(ha strutture tipiche del legno), il litantrace e l'antracite(alto contenuto di carbonio). Il processo di arricchimento può andare avanti sino alla formazione di grafite. Vi sono particolari rocce organogene, gli idrocarburi, che derivano dalla decomposizione dei resti di organismi in assenza di ossigeno: si accumulano nelle rocce porose e si presentano in forma solida, liquida o aeriforme rispettivamente come bitume, petrolio e gas naturale. Sono più leggeri dell'acqua risalgono attraverso le rocce permeabili dove si possono accumulare e formare veri e propri giacimenti. I giacimenti petroliferi profondi non più di 10km si raggiungono con perforazioni; il gas naturale si accompagna spesso al petrolio, per cui il giacimento si trova in pressione; entrambe le sostanze vengono poi recuperate.

Rocce chimiche

Sono tutte quelle rocce che derivano da un processo chimico: si formano quando le acque dei fiumi si mescolano a quelle dei mari, gli ioni reagiscono e si depositano sul fondo. Spesso anche i cambiamenti di temperatura influiscono: se la temperatura scende la solubilità diminuisce progressivamente e gli ioni si depositano dopo essere precipitati. Travertino, alabastro, stalattiti e stalagmiti si formano da soluzioni sovrasature di bicarbonato di calcio in prossimità di grotte o cascate. Con l'azione dell'acqua, molte rocce si attaccano e i loro minerali passano in soluzione; alcuni di essi sono insolubili e rimangono sul posto, si formano cosi le rocce residuali in cui i minerali sono ossidi e idrossidi di ferro e alluminio, che se presenti entrambi porteranno alla formazione di lateriti. La roccia che contiene sono ossidi e idrossidi di alluminio è detta bauxite, sfruttata per l'alluminio.

Le evaporiti

Sono costituite da sali poco solubili depositati in un bacino marino o lacustre a seguito dell'evaporazione dell'acqua in cui erano disciolti. Nei bacini in cui l'evaporazione supera l'apporto dei fiumi, gli ioni si concentrano fino a cristallizzare, i cristalli si depositano sul fondo e formano strati di sedimenti evaporitici (Mar Rosso, Morto): è lo stesso processo, ma in modo naturale, che avviene nelle saline. I minerali più comuni delle rocce evaporitiche sono la calcite(CaCO  )il gesso(CaSO    2H  O)il salgemma(NaCl)e la silvite(KCl). Hanno grande rilevanza economica perché sono spesso associate a giacimenti petroliferi e per il loro valore commerciale.

Le rocce silicee

I sedimenti silicei sono quasi interamente costituiti da SiO  di origine biogenica: alcuni organismi marini e di acqua dolce hanno lo scheletro composto da silice e il loro accumulo sui fondali permette la concentrazione del minerale con la successiva formazione di rocce silicee. Una della più comuni è la selce, compatta, dura e resistente, composta da cristalli di quarzo microscopici; è frequente nelle rocce calcaree pelagiche, dove si trova sottoforma di strati, noduli (forma irregolare o ellissoidale) e liste. Tra le più importanti vi sono le radiolariti, le diatomiti e le spongoliti. Si classificano in base alle impurezze e al colore: diaspri le selci rosse e ftaniti quelle grigie o nere; altre hanno valore ornamentale come l'opale (composta da silice amorfa, costituita da gusci di radiolari e diatomee. Quando la concentrazione della silice supera il livello di saturazione nell'acqua, può verificarsi la precipitazione diretta del minerale. Questo processo è controllato da equilibri chimici e si verifica in vicinanza di geyser e sorgenti idrotermali.



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