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LE ROCCE - IL PROCESSO MAGMATICO, IL PROCESSO SEDIMENTARIO, IL PROCESSO METAMORFICO

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LE   ROCCE

CHE COSA SONO:

sono degli aggregati naturali di minerali; eterogenee (miscugli di minerali) sia per composizione sia per quantità oppure omogenee (difficilmente)[in questo casi dire cos’è una roccia e un minerale è difficile, però, si dice roccia quando: ci si trova in presenza di un ammasso che forma un’unità geologica indipendente, dovuta ad un determinato processo genetico]. Le rocce non hanno formula mineralogica né proprietà fisico-chimiche caratterizzanti. Si possono dividere in :

·         Rocce magmatiche: 65%si formano in conseguenza del raffreddamento o consolidamento del magma(massa fusa proveniente dal centro della Terra) e si dividono in intrusive, dal consolidamento lento del magma all’interno della sup.terrestre ed effusive, consolidamento della lava(magma privo di sostanze volatili) sulla sup.terrestre. sono prive di fossili o stratificazioni;



·         Rocce sedimentarie: 8%derivano dall’accumulo e deposito di detriti vari trasportati da corsi d’acqua (detritiche); deposito di sali minerali in seno ad acque dolci(origine chimica); per attività degli        organismi (organogene). Possono presentare fossili, stratificazione e sono formate da disgregazione di rocce preesistenti;

·         Rocce metamorfiche: 27%derivano dall’alterazione, a causa di agenti endogeni(temperatura e pressione), di rocce preesistenti sia metamorfiche che sedimentarie che magmatiche. Si formano in profondità. Vengono studiate dalla petrografia.( se la temperatura si abbassa si parla di retrometamorfismo)

 

Per analizzare le caratteristiche delle rocce dobbiamo studiane la composizione mineralogica, la struttura e la tessitura(e chiaramente tenere presente l’ambiente in cui sono state rinvenute).

Queste osservazioni vengono fatte al microscopio e quindi abbiamo bisogno di una fettina di roccia di 30micrometri. Per composizione mineralogica si intende osservare da colore, forma …che tipo i minerali posso trovare al suo interno; per struttura intendo la posizione e la dimensione dei minerali e per tessitura le caratteristiche macroscopiche come l’orientamento nello spazio dei vari minerali.

Se le caratteristiche mineralogiche sono osservabili con una luce naturale, le altre necessitano della luce polarizzata; inoltre lo studio delle rocce serve per trovare informazioni sulle condizioni n cui la terra si trovò dalla sua formazione.

IL PROCESSO MAGMATICO

Le rocce magmatiche o ignee sono le più diffuse sulla crosta terrestre e derivano dalla cristallizzazione più o meno rapida di una massa silicatica fusa: il magma. Il magma è formato da materiali fusi associati a vapore d’acqua e a gas(componenti volatili) che tengono l magma più fluido e ne aumentano la pressione, più sono abbondanti e maggiori saranno le dimensioni dei cristalli formati.

Ci sono due tipi di magmi :uno che si trova nella parte parzialmente fusa del mantello e un secondo sotto la crosta e hanno delle caratteristiche composite differenti.

Quando la massa magmatica risale lungo il vulcano o le superfici che oppongono meno resistenza, la pressione e la temperatura iniziano a diminuire e ad incontrare i punti di solidificazione di alcuni minerali. Inizia così a formarsi il centro di cristallizzazione a cui si aggiungono poi i vari altri ioni. Ma poiché le rocce sono eterogenee non avrò un punto ben preciso di solidificazione ma varierà in un intervallo molto ampio.

I magmi possono solidificare a profondità elevate formando plutoni o rocce intrusive, uscire sotto forma di lava formando rocce effusive o rimanere sotto la crosta terrestre formando filoni o rocce ipoabissali.

LA STRUTTURA DELLE ROCCE MAGMATICHE

Per struttura delle rocce intendiamo la forma e le dimensioni spaziali che i minerali che la compongono hanno raggiunto durante il processo i raffreddamento.

Se il magma si arresta in profondità il suo raffreddamento è molto lento a causa della coperta delle rocce superiori. Così i cristalli hanno tutto il tempo per raggiungere le loro strutture caratteristiche e si formano più centri di cristallizzazione. Chiaramente la struttura dei minerali che si cristallizzano per secondi sarà funzionale allo spazio a disposizione. In ogni caso in queste rocce vedo bene ad occhio nudo strutture cristalline definite anche dai colori. Queste rocce hanno una struttura olocristallina o granulare(intrusive). Si cristallizzano prima le olivine e i minerali scuri, poi feldspati e poi quarzo(granito).

Se il magma fuoriesce come lava, la pressione e la temperatura scendono quasi improvvisamente, quindi l’energia cinetica delle particelle si annulla, la lava si fa viscosa e solidifica senza che gli ioni abbiano avuto il tempo di strutturarsi(effusive). Così abbiamo una struttura vetrosa priva di cristalli(ossidiana e pomice) oppure una porfirica in cui solo alcuni cristalli si sono formati ancor prima di uscire dal vulcano e rimangono “calcificati” in una struttura microcristallina o vetrosa.

Se il magna arriva sotto la crosta terrestre ma non riesce a fuoriuscire si può infiltrare in fratture formando filoni digitiformi che raffreddano molto lentamente con presenza alta di gas o incontrando altri materiali che modificano la loro composizione. Possiamo così avere struttura aplitica con piccoli cristalli delle stesse dimensioni o una pegmatica caratterizzata da minerali grandissimi talvolta rari e preziosi(quando il magma si intrude in filoni con molto gas).

LA COMPOSIZIONE DELLE ROCCE MAGMATICHE

Le rocce magmatiche possono avere una composizione chimica differente e indipendente dalla struttura perché derivano dallo stesso tipo di magma. In ogni roccia si possono riconoscere:

·         Minerali essenziali: quarzo, feldspati e feldspatoidi, miche, pirosseni, anfiboli e olivine. Le loro possibili composizioni determinato il nome e le caratteristiche della roccia. Anche se i minerali si possono combinare in modo differente, alcune associazioni sono più avvantaggiate e altre meno in natura;

·          Minerali accessori: sono meno abbondanti ma si trovano spesso e sono pirite, magnetite..;



·         minerali accidentali: è molto raro trovarli e derivano da condizioni particolari in cui la roccia si è trovata come il diamante e il platino.

Il componente principale delle rocce magmatiche è il silice; in base a ciò le rocce magmatiche si possono dividere in rocce sialiche(Si e Al)[quarzo feldspati muscovite feldspatoidi] e femiche (Fe e Mg)[biotite olivine anfiboli e pirosseni].le rocce sialiche hanno densità minore rispetto alle femiche.

Le rocce si dividono anche in acide(contenuto in silice superiore al 65%) e basiche(inferiore al 52%) e secondo questa suddivisione io ho:

·         rocce acide o sialiche( SiO2  superiore al 66%);

·         rocce intermedie ( fino a 52%);

·         rocce basiche o femiche (fino a 45%);

·         rocce ultrafemiche o ultrabasiche (inferiore a 45%).

Inoltre si chiamano magmi alcalini quelli ricchi in Na e K e magmi alcalicalici quelli ricchi in Ca e Mg.

(benissimo tabella 2)(. 6 e 7)

LA CLASSIFICAZIONE DELLE ROCCE MAGMATICHE

La classificazione in famiglie( che racchiude sia rocce intrusive che effusive) si basa sul(analisi della struttura), il grado di acidità e la composizione mineralogica.

>        Famiglia dei graniti: rocce sialiche ricche in quarzo, feldspato di potassio modesta quantità di miche, colore chiaro. Il quarzo e vitreo e i feldspati vanno dal bianco latte al rosa al rosso se contengono impurità. I graniti formano la gran parte della crosta continentale e sono assenti negli oceani. Le effusive sono la riolite(porfidi), l’ossidiana, la pomice;

>        Famiglia delle dioriti: sono rocce intermedie, il quarzo diminuisce e aumentano le femiche cioè miche plagioclasi di sodio e di calcio e gli anfiboli e i pirosseni; sono rocce grigie e le effusive sono le andesiti;

>        Famiglia dei gabbri: sono rocce femiche ricche in Fe e Mg, ricche in pirosseni e plagioclasi calcici, iniziano ad essere presenti olivina e anfiboli, la colorazione e grigio intensa, la sua effusiva è il basalto diffusissimo soprattutto nei fondali oceanici;

>        Famiglia delle peridotiti: sono rocce ultrafemiche, contengono quasi esclusivamente pirosseni e olivine. Le corrispondenti effusive sono le picriti;

>        Famiglia delle sieniti: sono rocce molto simili ai graniti con tenore di silicio modesto, ricche i miche anfiboli e pirosseni. Il termine effusivo e la trachite che può avere struttura porfirica o vetrosa. Queste sono rocce alcaline mentre le altre famiglie erano alcalicalciche.

DUALISMI DEI MAGMI A CRISTALLIZZAZIONE FRAZIONATA

La grande varietà delle rocce magmatiche ha fatto pensare che ci fossero tipi diversi di magmi e infatti attualmente si ritiene ci siano due tipi principali: magma primario femico basaltico che si forma a grandi profondità(mantello) a ha temperature elevate(1300°) e un magma secondario sialico granitico ce si forma sotto la crosta e temperature non molto elevate(700°).

Infatti questi magmi hanno un comportamento differente: se quello primario risalendo, nonostante l’abbassamento della temperatura dovuto all’abbassamento della pressione, raggiunge la crosta terrestre più facilmente, quello secondario aumenta la sua pressione, perché è più viscoso, e difficilmente effonde. Infatti c’è prevalenza di granito su riolite e di basalto su gabbro.




Ma a ciò si aggiungono processi di differenziazione chimica del magma che mi portano ad affermare la teoria di Bowen sulla cristallizzazione frazionata, che si basa sulla serie continua e discontinua dei plagioclasi.

Secondo Bowen in un magma femico si cristallizza prima l’olivina che, se rimane nel magma che risale si trasforma in pirosseno e così per gli anfiboli e la biotite me posso anche avere una serie continua e dallo stesso tipo di magma si generano prima plagioclasi calcici e poi sodici. Il processo si può fermare così e ho rocce intrusive femiche o andare avanti e diventare più acide dando vita a feldspati, muscoviti e quarzo. Tutto ciò succede solo se il minerale che per primo si cristallizza rimane nel magma e comunque non mi toglie l’ipotesi che esista anche un magma sialico; infatti solo da grandi quantità di questo tipi di magma mi  si possono generare plutoni granitici. Tuttavia però per decantazione il minerale formato per primo si stacca dal resto del magma alterandone la composizione e dando vita a rocce molto varie; è quindi difficile trovare effusive ultrafemiche.

IL PROCESSO SEDIMENTARIO

Forma rocce sedimentarie date dall’accumulo in acque o superfici terrestri di detriti derivanti dall’erosione di rocce preesistenti(agenti esogeni), de deposito di precipitazioni in soluzione acquose o da resti di organismi animali o vegetali. Anche se coprono solo 8% della crosta sono nelle parte più superficiale e un po’ ovunque, in esse possiamo trovare molto fossili… Sono caratterizzate della stratificazione: accumulo di vari strati di detriti diversi tra loro per provenienza o processi ambientali che hanno subito. Il processo sedimentario si divide in :

·         Erosione: di rocce preesistenti a causa di degradazione meteorica. I processi meteorici possono dare origine e erosioni fisiche(disgregazione), in cui piccole parti di roccia vengono staccate da quella madre ma non cambiato composizione o processi chimici(disfacimento), i minerali meno stabili vengono trasformati in altri. Questi detriti possono rimanere nel luogo di formazione, formando il suolo, o essere trasportati;

·         Trasporto: i detriti vengono allontanati da agenti esogeni, i principali sono i corsi d’acqua e la forza di gravità(nei torrenti:ghiaia, in mezzo: sabbia, a foce: limo e argille);

·         Sedimentazione: i cui i detriti vengono abbandonati lungo il fiume o portati fino al mare e

·         Diagenesi: processo per cui i vari sedimenti si uniscono a formare rocce coerenti. Queste si accumulano su strati differenti, eliminano l’acqua negli interstizi, in essi possono calare sostanze cementanti come il carbonato di calcio(CaCO3) o silice(SiO2), i sedimenti possono reagire tra loro, aumenta la pressione e la temperatura. C’è grande varietà di rocce…

LA CLASSIFICAZIONE DELLE ROCCE SEDIMENTARIE

Le rocce sedimentarie, anche se la divisione non è netta, si dividono in:

>        Rocce detritiche o clastiche: formate in seguito a processi fisici(meccanici), sia rocce incoerenti che coerenti, sono quelli più diffusi. Se ne studia la forma dei clasti(arrotondati nei fiumi; appiattiti nei mari; spigolosi nelle frane…) la dimensione(più sono grandi  più intensa fu la forza del mezzo di trasporto) e la classazione(sono ben classati quando hanno dimensioni e fisionomia simile e mal classati ad esempio quelli che derivano da smottamenti…).si dividono in ghiaie: sedimenti incoerenti piuttosto grossolani, conglomerati se arrotondati e brecce se spigolosi; sabbie: granuli distinguibili ad occhio nudo: arenarie; silt o limo: alterazione chimica di silicati instabili: siltiti e argille: contengono molta acqua e sono impermeabili: marne, caolino e argille colorate ;rocce piroclastiche: sedimentazione e compattazione di detriti vulcanici(sottol. incoerenti e corsivo coerenti);

>        Rocce di deposito chimico: evaporiti: precipitazione di sali per evaporazione del solvente(bacini chiusi, poco mossi, non profondi e molto secchie caldi): salgemma, gesso e anidrite; calcari inorganici: precipitazione di calcare perché sovrassaturo: travertino, stalattiti e stalagmiti; silicee: precipitazione di silice: selce, diaspro, opale, calcedonio e quarzo; rocce residuali: accumulo nel luogo di nascita di minerali che hanno reagito con aria e acqua: bauxite;

>        Rocce organogene: formate dall’accumulo di resti organici o prodotti organici di animali o piante ancora in vita. Si dividono in rocce: carbonatiche, silicee, fosfatiche e combustibili; infatti questi sono gli elementi più presenti nei corpi organici sotto forma di sali.

IL PROCESSO METAMORFICO

Il metamorfismo consiste in una complessa seria di mutamenti fisico-chimici subiti da qualsiasi tipo di roccia durante la sua vita quando si viene a trovare in condizioni ambientali estremamente diverse da quelle in cui si è generata e quando temperatura e pressione variano notevolmente senza però determinare un cambiamento di stato. Il metamorfismo muta struttura e composizione mineralogica ma mai stato.



Le rocce metamorfiche sono molto antiche e si originano in profondità; sono evidenti nelle catene montuose e in luoghi in cui il terreno sottostante è stato portato alla luce da terremoti etc…

Si può parlare di tre tipi di metamorfismo:

·         Metamorfismo di contatto: quando la massa magmatica risalendo verso la superficie cuoce le rocce attorno e ne innalza la temperatura variandone il grado di cristallizzazione e la composizione. È un processo limitato solo però all’aureola di contatto;

·         Metamorfismo cataclastico: quando nelle zone della terra interessate da faglie(dove i  blocchi rocciosi vanno in direzioni opposte) la forte pressione fa ripiegare le rocce e ne modifica la tessitura;

·          Metamorfismo regionale: è il più diffuso, nasce da azione combinata di pressione e temperatura e avviene o  quando  le rocce sono coperte da tonnellate di detriti e sedimenti ma anche quando ci sono dei fenomeni grandiosi cime la nascita di montagne.

·         Ultrametamorfismo: avviene quando la temperatura e la pressione sono talmente elevate da fondere (anatessi) parzialmente la parte di roccia interessata(per primi quarzo e feldspati) formando un migma con un nucleo fuso sialico e una parte esterna solida. Le rocce che si formano sono chiamate migmatiti.

Durante i processi metamorfici le variazioni sono così grandi che talvolta è impossibile riconoscere la  roccia da cui si sono generati.

STRUTTURA E COMPOSIZIONE DELLE ROCCE METAMORFICHE

Principalmente il metamorfismo colpisce la struttura delle rocce preesistenti e quindi possiamo parlare di:

·         Orientazione preferenziale: dei minerali sottoposti a grandi pressioni e temperature. I minerali possono essere ripiegati parallelamente(foliazione) o in modo allungato(lineazioni) ma anche alcuni minerali piuttosto che altri possono accrescere la loro struttura cristallina alternandosi in bande diverse. Questo processo si definisce scistosità. Quando però le temperature sono molto elevate si perde la struttura scistosa e abbiamo una rocca molto dura, lo gneiss;

·         Aumento della grana: causato dalla temperatura maggiore che accresce i cristalli è tipico del metamorfismo di contatto e genera ad esempio i marmi. Possono anche crearsi minerali in una struttura vetrosa, struttura a porfiroblasti;

·         Frantumazione della roccia: i granuli sono molto piccoli, è tipica del metamorfismo cataclastico in cui le rocce formate sono molto simili alle brecce sedimentarie al più i granuli riescono ad allinearsi.

Se la roccia contiene un solo tipo di minerale, il processo metamorfico la altera di poco ma se essa aveva in sé più minerali o entrano in gioco anche elementi diversi, la metamorfosi coinvolge la struttura e la composizione mineralogica. Si formano così nuovi minerali che possono essere usati come indici(o, dalle loro possibili associazioni, facies) metamorfici del grado di metamorfismo che la roccia primaria ha dovuto subire.

(tabella 5)

LA CLASSIFICAZONE DELLE ROCCE METAMORFICHE

È molto difficile classificarle ma possiamo dividere secondo l’origine in:

>        Ortometamorfiti, derivati da rocce magmatiche, filladi(rocce acide scistose);

>        Parametamorfiti, da rocce sedimentarie.

Inoltre  a seconda del grado di metamorfismo distinguiamo varie sequenze:

>        Sequenza delle argille, argilloscisti(debole scistosità) e ardesie,(filladi, basso metamorfismo);

>        Quarzoso feldspatica, gneiss(media sequenza, scistosità evidente) ;

>        Dei carbonati, marmi(sequenza da bassa d alta);

>        Dei basalti;

>        Delle rocce ultrabasiche.






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