ROCCE SEDIMENTARIE: sono rocce di origine esogena e derivano da un accumulo di detriti in quanto sono esposte all'erosione operata dagli agenti atmosferici.

ROCCE METAMORFICHE: sono rocce di origine endogena e derivano da rocce preesistenti che hanno subito modificazioni a causa di variazioni di temperatura e pressione.

PROCESSI LITOGENETICI: fenomeni che generano le rocce.

STRUTTURA: insieme delle caratteristiche con cui si presentano i minerali che compongono la roccia: aspetto, forma, dimensioni reali e relative dei minerali, cristalli e loro forma, minerali amorfi.

COMPOSIZIONE: percentuali dei minerali presenti nel campione.

Per indagare la composizione delle rocce ci si avvale del microscopio da petrografia.

Si ricava dalla roccia una sezione sottile:

esame in luce naturale

esame in luce polarizzata---rifrazione e riflessione caratteristici per ogni minerale

I.    IL PROCESSO MAGMATICO

MAGMA: miscela complessa di sostanze allo stato fuso, soprattutto di silicati.

Il magma è la fusione di una parte del mantello superiore; essendo meno denso e contenente gas, è mobile e tende a salire raffreddandosi progressivamente; quando solidifica diventa roccia.

La solidificazione può avvenire in 3 diverse condizioni, quindi abbiamo 3 CATEGORIE DI ROCCE MAGMATICHE:

INTRUSIVE: derivano da magmi che solidificano interamente all'interno della litosfera; è un processo molto lungo; dipende dalla temperatura di solidificazione di ogni minerale.

EFFUSIVE: lava: magma privo di gas. Derivano dal raffreddamento della lava sulla superficie terrestre.

IPOABISSALI: derivano dalla solidificazione di piccole masse di magma in prossimità della superficie.

STRUTTURA: è il modo con cui si presentano i minerali che contiene una roccia;il grado di cristallizzazione e le dimensioni dei cristalli dipendono principalmente dalla velocità del raffreddamento e dalla quantità di gas disciolti nel magma.

un raffreddamento lento porta alla formazione dei cristalli, mentre un raffreddamento veloce porta ad una struttura vetrosa.

più è grande la presenza di componenti volatili, più sono grandi i cristalli; la pressione aumenta e i gas facilitano l'aggregarsi degli ioni.

La struttura di una roccia magmatica è condizionata dalle modalità di raffreddamento del magma.

Le rocce intrusive hanno una struttura OLOCRISTALLINA: i cristalli sono visibili e di dimensioni simili, con colori evidenti.

CRISTALLI IDIOMORFI: raggiungono il loro spazio cristallino.

CRISTALLI ALLOTRIOMORFI: la loro forma dipende dallo spazio disponibile.

Le rocce effusive, a causa della mancanza di sostanze volatili e a causa del raffreddamento rapido, hanno spesso una struttura vetrosa. Due esempi sono il pomice e l'ossidiana.

Quando il magma stazione all'interno del vulcano abbiamo una struttura porfirica: fenocristalli e pasta di fondo

Rocce ipoabissali   il magma si infiltra originando filoni e ci possono essere 3 strutture:

porfirica

pegmantica: cristalli grandi

aplitica: cristalli piccoli

COMPOSIZIONE

La composizione dipende esclusivamente dalla composizione del magma da cui deriva la roccia. Rocce intrusive, effusive ed ipoabissali formate dallo stesso magma, hanno la stessa composizione.

In una roccia possiamo trovare:

					Minerali accidentali

Minerali accessori

Minerali essenziali:

quarzo

pirosseni

Feldspati e feldspatoidi

Miche: biotite e muscovite

anfiboli

olivine

i più diffusi sono i silicati

Silicati femici: miche, pirosseni, anfiboli, olivine

Silicati salici: quarzo, feldspati, feldspatoidi

Il componente principale è il silice

ROCCE SIALICHE: +66% di silice : graniti

ROCCE INTERMEDIE: 66-52% di silice : dioriti

ROCCE FEMICHE: 45-52% di silice : gabbri

ROCCE ULTRAFEMICHE: -45% di silice : peridotiti

L'associazione dei minerali essenziali è varia, ma non casuale.

Indipendentemente dalla percentuale di silice, possiamo distinguere i magmi in due categorie:

MAGMI ALCALINI: contengono metalli alcalini

MAGMI SUBALCALINI: contengono metalli non alcalini

MAGMI ALCALICALCICI: elevato contenuto di carbonio e magnesio

CLASSIFICAZIONE DELLE ROCCE MAGMATICHE

analisi della struttura: intrusiva, effusiva o ipoabissale

determinazione del tenore di silice

determinazione della composizione mineralogica

FAMIGLIE: rocce intrusive ed effusive con struttura diversa e medesima composizione mineralogica.

• GRANITI: rocce sialiche derivate da magmi alcalicalcici, con quarzo e feldspato di potassio. Il corrispondente effusivo del granito è l'ossidiana; ci sono anche pomice e porfidi.
• DIORITI: rocce a composizione intermedia. Il corrispondente effusivo è l'andesite.
• GABBRI: rocce femiche. I corrispondenti effusivi sono i basalti.
• PERIDOTITI: rocce ultrafemiche contenenti quasi esclusivamente pirosseni e olivine. Il corrispondente effusivo è la picrite: queste rocce formano il mantello.

DUALISMO DEI MAGMI E CRISTALLIZZAZIONE FRAZIONATA

Ci sono due tipi di magma: magma primario e magma secondario.

	Si forma nel mantello superiore, è femico e all'origine è molto caldo e fluido

PROCESSI DI DIFFERENZIAZIONE: durante il raffreddamento solidificano per primi i minerali femici. Se il magma è fermo, i minerali che si formano per primi reagiscono con la massa fusa del magma, modificando la loro composizione.

CRISTALLIZZAZIONE FRAZIONATA: quando i minerali che si formano per primi cadono verso il basso o salgono(per decantazione), la massa residua perde i componenti femici e assume con il tempo una composizione chimica più sialica.

IL MAGMA PUO' CONTAMINARSI: viene a contatto con altri minerali.

A.    IL PROCESSO SEDIMENTARIO

I materiali da cui sono costituite le rocce sedimentarie provengono da rocce preesistenti che sono state alterate e disgregate da parte dell'azione degli agenti esogeni(acqua, fenomeni atmosferici, vento, ghiaccio, uomo).

1. DEGRADAZIONE METEORICA: alterazione e disgregazione delle rocce affioranti; queste rocce non sono quasi mai in equilibrio con l'ambiente esterno, in quanto formatesi in condizioni molto diverse.

I principali fattori che provocano la degradazione delle rocce sono:

• Clima
• Atmosfera(ossigeno e biossido di carbonio)
• Acqua
• Vento
• Attività degli esseri viventi.

I processi possono essere fisici o chimici

					Alcuni o tutti i minerali della roccia vengono trasformati in minerali differenti. Cause: acqua, biossido di carbonio e ossigeno, soluzione, idratazione, idrolisi, carbonatazione, ossidazione.
	Le rocce vengono disgregate e si producono frammenti con la stessa composizione della roccia madre. Cause: gelo e disgelo, dilatazione e contrazione termica, azione meccanica delle radici.

Questi due processi procedono contemporaneamente e le rocce possono resistere  diversamente.

2. EROSIONE: distruzione parziale o totale delle rocce affioranti.

Produce tre tipi di materiali: DETRITI, SOSTANZE SOLUBILI e MINERALI DI ALTERAZIONE INSOLUBILI. I frammenti danno origine a una COLTRE DI DETRITI che ricopre la roccia inalterata. La porzione inalterata di tale coltre forma il suolo.

I detriti in parte restano sul luogo di formazione ed in parte vengono rimossi.

TRASPORTO: il motore principale del trasporto è la forza di gravità, e l'acqua è il più efficace veicolo di trasporto.

SEDIMENTAZIONE: accumulo dei detriti, dei sali o dei resti abbandonati dagli    organismi dopo la loro morte.

La sedimentazione può realizzarsi con modalità differenti:

DIMINUZIONE DELLA FORZA DEGLI AGENTI DI TRASPORTO

PRECIPITAZIONE DELLE SOSTANZE IN SOLUZIONE

AMBIENTI SEDIMENTARI: luoghi dove si accumulano i sedimenti.

								Di transizione
			marini

I sedimenti depositati in genere sono incoerenti.

DIAGENESI: insieme dei processi fisici e chimici che trasformano i sedimenti incoerenti in una roccia coerente.

I sedimenti depositati vengono sepolti da nuove strati di materiale e lentamente vengono compattati.

SOSTANZE CEMENTANTI: precipitano negli spazi tra i granuli; le più diffuse sono il carbonato di calcio e la silice.

Le rocce sedimentarie il cui componente principale è il carbonato di calcio sono chiamate calcari.

LA STRUTTURA E LE CARATTERISTICHE DELLE ROCCE SEDIMENTARIE

STRATIFICAZIONE: è la caratteristica comune alla maggior parte delle rocce sedimentarie.

E' caratteristica delle rocce sedimentarie formate da detriti cementati; ogni strato corrisponde ad un preciso evento sedimentario, un intervallo di tempo durante il quale le condizioni di sedimentazione si sono mantenute costanti.

Quando si parla delle rocce sedimentarie il termine struttura viene solitamente utilizzato per indicare aspetto, orientamento ecc. degli strati o delle masse rocciose nel loro insieme.

Alcune rocce hanno una struttura compatta, perché sono formate dai sali che si formano per precipitazione o da materiali accumulati da organismi biocostruttori.

Molto spesso negli strati sedimentari sono inclusi resti fossili.

CLASSIFICAZIONE DELLE ROCCE SEDIMENTARIE

Si basa sulla genesi delle rocce e non sulla loro composizione mineralogica.

Tre gruppi principali:

• Rocce clastiche o detritiche: formate da frammenti(clasti) incoerenti o cementati in seguito a un processo di diagenesi. La classificazione di queste rocce si basa sulle dimensioni e sulla forma delle particelle più abbondanti di cui sono costituite e sul tipo di cemento eventualmente presente.

I sedimenti incoerenti possono essere:

Ghiaie: clasti grossolani di diametro superiore ai 2mm

Sabbie: clasti di media grandezza con diametro compreso tra i 2 mm e 1/16 di mm

Silt: clasti molto piccoli con diametro compreso tra 1/16 e 1/256 di mm

Argille: clasti microscopici con diametro che non supera i 1/256 di mm, conferiscono alla roccia comportamenti fisico chimici particolari.

A ciascun tipo di sedimento corrisponde una roccia coerente, in cui gli interstizi tra un frammento e l'altro sono riempiti da particelle fini o da sostanze che fungono da cemento. Il cemento più comune è il calcare.

Le ghiaie originano conglomerati: contengono ciottoli di grandi dimensioni, chiaramente riconoscibili; quando i ciottoli sono arrotondati si parla di conglomerati in senso stretto, quando sono spigolosi prendono il nome di brecce.

Sono costituite in buona parte da silicati idrati di alluminio, che si formano in seguito all'alterazione chimica di silicati instabili; molto spesso sono associate a sedimenti fini di origine chimica o organogena, così si producono rocce a composizione mista. MARNE: contengono argille e calcare. CAOLINO: argilla pure di colore bianco. ARGILLE NERE: sostanze organiche. ARGILLE AZZURRE: ossido ferroso. ARGILLE ROSSE E GIALLE: ossidi ferrici

Le sabbie originano le arenarie: contengono granuli ancora distinguibili ad occhio nudo.

I silt originano le siltiti

Le argille originano le argilliti

Rocce piroclastiche: prodotte  dalla sedimentazione e dalla diagenesi dei materiali solidi eruttati dai vulcani.

Brecce vulcaniche: contengono blocchi grossolani.

Tufi: con frammenti con diametro compreso tra 4mm e 32 mm

Cineriti: polveri con diametro inferiore a 4mm.

• Rocce di deposito chimico: sono costituite di sostanze depositate mediante processi chimici. Comprendono:

Evaporiti: derivano dalla precipitazione di sali in bacini di acque dolci o salate. I sali contenuti nell'acqua precipitano formando rocce che presentano una struttura cristallina; essi precipitano secondo una sequenza precisa che dipende dalla loro solubilità: carbonato, solfato di calcio, cloruro di sodio, sali di magnesio e potassio.

Le evaporati più frequenti sono: il salgemma, il gesso e l'anidrite.

Calcari inorganici: contengono carbonato di calcio depositato per precipitazione chimica in mare o in ambienti continentali. Un esempio è il travertino(spugnoso e poroso), che si origina a causa di fenomeni di incrostazione operati da acque di cascate o corsi d'acqua ricchi di carbonato di calcio in soluzione. Tra le rocce carbonatiche di deposito chimico si inseriscono anche le stalagtiti e le stalagmiti. Il calcare può anche depositarsi intorno a granuli di altra natura, formando sferette che poi vengono cementate insieme. Si ottiene così un calcare oolitico.   

Rocce silicee: la selce si forma in seguito a precipitazione chimica di SiO₂. nelle selce è presente il quarzo in forma microcristallina.

Il diaspro è una roccia silicea stratificata.

P.s.: la silice può essere presente nelle rocce sedimentarie in forme differenti, secondo il grado di diagenesi subito dai sedimenti; opale, calcedonio, quarzo.

Rocce residuali: è una roccia che si viene a formare quando del materiale insolubile che era mescolato con uno solubile rimane solo, perché l'altro si è sciolto. Es: caolino, bauxite e lateriti.

• Rocce organogene: sono formate da sedimenti prodotti in vario modo da esseri viventi. I principali sali presenti nelle parti dure degli esseri viventi sono: carbonato di calcio, silice, fosfato di calcio. Le principali rocce organogene sono:

Rocce carbonatiche

Si formano in ambiente marino dai resti di organismi unicellulari, dai gusci e dalle conchiglie degli invertebrati. Contengono spesso sia resti organici sia carbonato di calcio di origine chimica. Una parte consistente di calcari deriva dai sedimenti ricchi di resti di organismi ridotti in frammenti finissimi. I calcari si formano anche per opera di organismi costruttori.

CALCARI:

Rocce carbonatiche costituite dal minerale dolomite. Dolomitizzazione dei calcari: processo per cui nei calcari amrini le acque circolanti portano a una sostituzione di parte degli ioni calcio con ioni magnesio.

DOLOMIE:

Rocce silicee: derivano dai resti di organismi marini che utilizzano la silice per la costruzione dei loro gusci e scheletri. Es: diatomee e radiolari.

Le rocce derivanti dai fanghi che si accumulano in questo modo sul fondale sono porose e friabili; diatomiti e radiolariti possono trasformarsi in selci.

Rocce fosfatiche sono le fosforiti, derivano da scheletri di vertebrati o dall'accumulo di escrementi di uccelli marini. Contengono fosfato di calcio.

IL PROCESSO METAMORFICO

Def.:Il processo metamorfico consiste in un complesso di profonde trasformazioni cui vanno incontro, senza passare allo stato fuso, rocce di qualsiasi tipo quando vengono sottoposte a intense variazioni di temperatura o pressione.

CAUSE: sono sempre di natura ENDOGENA; le rocce metamorfiche si formano nelle regioni crostali più attive dal punto di vista geologico, dove le forze endogene causano innalzamenti, corrugamenti, fratture della crosta o focolai magmatici.

I PROCESSI METAMORFICI AVVENGONO GENERALMENTE IN 4 SITUAZIONI GEOLOGICHE DIVERSE:

Metamorfismo di contatto: una roccia viene a contatto con un magma che risale verso la superficie; il calore "cuoce" le rocce circostanti. Anche i gas(agenti mineralizzatori), facilitano le trasformazioni chimiche e mineralogiche in tutta la zona circostante chiamata aureola di contatto.

Metamorfismo cataclastico: è dovuto all'azione di pressioni elevate; le masse rocciose vengono piegate e fratturate nelle zone di tensione e frizione della crosta terrestre; le trasformazioni chimico-mineralogiche sono pressoché assenti.

Miloniti: rocce costituite da granuli minuti.

Metamorfismo regionale: si verifica per l'azione combinata della pressione e della temperatura e coinvolge ampie zone della crosta; le rocce vengono sepolte in profondità sotto il carico dei sedimenti o quando le masse rocciose vengono coinvolte in fenomeni che causano il corrugamento di determinate porzioni della crosta terrestre; questi cambiamenti portano alla formazione di nuove specie mineralogiche.

Metamorfismo di carico e seppellimento: avviene quando le rocce vengono sepolte sotto altre rocce; le pressioni, orientate in tutte le direzioni, aumentano.

GRADI DI METMORFISMO: vengono attribuiti alle rocce in base all'intensità della variazione di temperatura(150-200 °C fino a 800°C) e pressione (fino a11kbar).

Metamorfismo di grado bassissimo: simile a un processo di diagenesi.

Metamorfismo di grado altissimo: variazioni di pressione e temperatura così intense da provocare la fusione parziale o totale delle rocce.

ULTRAMETAMORFISMO: fusione parziale delle rocce; avviene in regioni profonde della crosta, fortemente piegate e deformate.

MIGMA: prodotto dell'ultrametamorfismo, costituito da una parte fusa, neosoma, e da una parte solida, paleosoma.

MIGMATITI: rocce derivate dalla solidificazione diretta del migma.

Se la temperatura è molto elevata, il processo di fusione parziale delle rocce genera un magma vero e proprio; questo fenomeno si chiama ANATESSI.

La temperatura oltre la quale si verificano questi due processi dipende dalla composizione iniziale della massa rocciosa, dalla pressione e dalla quantità di acqua presente; varia tra i 600°C e i 1200°C.

STRUTTURA E COMPOSIZIONE DELLE ROCCE METAMORFICHE

Gli effetti del processo metamorfico dipendono dal suo genere, dall'intensità delle variazioni di temperatura e pressione e dalle caratteristiche delle rocce interessate.

Temperatura e pressione possono alterare la STRUTTURA provocando 3 effetti:

Ricristallizzazione e aumento della grana;

Orientazione preferenziale dei minerali; lineazione e foliazione.

Frantumazione della roccia in granuli.

La ricristallizzazione è causata dall'aumento della temperatura; gli ioni si muovono più facilmente e si riordinano; è tipica del metamorfismo di contatto.

Lineazione e foliazione sono causate dall'aumento della pressione orientata in un'unica direzione; alcuni cristalli si accrescono solo nelle direzioni più favorevoli.

Per effetto di pressioni orientate, i minerali con cristalli allungati tendono ad allinearsi nella stessa direzione; i cristalli della stessa specie tendono ad accrescersi e a riunirsi in piani.

SCISTOSITA': particolare tipo di foliazione, che determina la capacità della roccia di sfaldarsi facilmente in lastre lungo piani paralleli.

Strutture orientate sono presenti nel metamorfismo regionale.

Quando il metamorfismo regionale implica l'azione di temperature molto elevate, alcuni minerali lamellari si trasformano in minerali a struttura granulare; rocce massicce con grandi cristalli orientati immersi in una pasta di fondo di cristalli minuti o laminari: gneiss.

Dopo alcuni processi metamorfici si formano nuovi minerali; se nella roccia sono presenti molti minerali si possono produrre nuove associazioni, attraverso un processo di riaggiustamento dei legami nelle strutture cristalline. Questi cambiamenti non modificano la composizione chimica della roccia, mentre se ci sono scambi con l'ambiente esterno, si modifica anche la composizione chimica.

GRADO DI METAMORFISMO: intensità del processo metamorfico, che si definisce utilizzando alcuni minerali che si formano solo in determinate condizioni di temperatura e pressione.

Una FACIES METAMORFICA comprende tutte le rocce che hanno subito un metamorfismo di eguale grado.

CLASSIFICAZIONE DELLE ROCCE METAMORFICHE

Le rocce metamorfiche più diffuse derivano dal metamorfismo di argille e rocce magmatiche sialiche:

Argilloscisti: hanno una struttura debolmente scistosa e derivano dal metamorfismo di basso grado delle argille; si dividono in lastre sottili di grande estensione superficiale; tra queste troviamo le ardesie.

Filladi: sono scistose a grana fine, si sfaldano facilmente secondo piani simili a fogli sottili. Contengono prevalentemente quarzo e miche; derivano da un metamorfismo di basso grado delle argille o delle rocce magmatiche sialiche. Hanno un aspetto sericeo(come la seta).

Scisti: hanno una tipica sfaldatura scistosa e derivano da un metamorfismo di grado più intenso. I più comuni sono i micascisti(biotite), nei quali si alternano piani di quarzo e piani di mica.

Gneiss: ha una struttura scistosa poco evidente e grossi cristalli; hanno un grado più intenso di metamorfismo; i minerali chiari si separano nettamente da quelli scuri. Contengono biotite e feldspato potassizo e possono derivare da rocce argillose o granitiche.

MARMI: si formano a seguito del metamorfismo del calcare.

IL CICLO DELLE ROCCE

I tre processi fanno parte di un ciclo litogenetico che coinvolge tutte le rocce della litosfera; il ciclo litogenetico mette in evidenza la potenzialità di cambiamento delle rocce e gli stretti collegamenti tra un processo e l'altro.

Il magma origina rocce intrusive o effusive e provoca sui materiali solidi circostanti un processo di metamorfismo di contatto;

Le rocce intrusive possono essere sollevate, fino a raggiungere la superficie terrestre, dove entrano nel ciclo sedimentario;

I sedimenti che si accumulano vengono sepolti e formano le rocce sedimentarie;

Queste possono essere seppellite e spinte in profondità all'interno della terra oppure formare una catena montuosa; si trovano coinvolte in un processo metamorfico.

Se poi vengono spinte in profondità, dove aumentano temperatura e pressione, si forma il nuovo magma ed il ciclo si chiude.