La litosfera

La parte più esterna della terra (profondità 100km)formata da sostanze inorganiche e naturali allo stato solido.

Dove poggiamo i nostri piedi?

Sulla LITOSFERA

LA LITOSFERA È FATTA DA ROCCE…..

….FORMATE A LORO VOLTA DA MINERALI

Cos’è un MINERALE?

Un minerale è una sostanza solida, naturale, inorganica, solida e

omogenea cioè ha una composizione chimica costante

Quarzo ametista SiO2

Quarzo ialino SiO2

Oro nativo Au

Pirite: FeS2

I minerali che formano la litosfera sono formati dagli stessi elementi chimici che si ritrovano in tutto l’Universo

Composizione media della litosfera dei continenti espressa come abbondanza dei principali elementi chimici

Elemento Simbolo Percentuale in peso

Ossigeno (O) 46,6

Silicio (Si) 27,7

Alluminio (Al) 8,1

Ferro (Fe) 5,0

Calcio (Ca) 3,6

Sodio (Na) 2,8

Potassio (K) 2,6

Magnesio (Mg) 2,1

Tutti gli altri elementi 1,5

Un mucchio di mattoni disordinato e alla rinfusa resta un mucchio di mattoni; se li sistemiamo in modo ordinato creano un edificio.

Allo stesso modo le particelle di una sostanza disposte in modo disordinato come il mucchio di mattoni saranno allo stato amorfo, mentre disposte in modo ordinato come nell’edificio formeranno un minerale. Raramente possono aversi minerali amorfi

Il quarzo è un minerale, il vetro no!

La cella elementare è la più piccola unità di una struttura che ripetuta nello spazio genera l’intera struttura

Gli atomi del minerale hanno una struttura ordinata detta reticolo

cristallino

Come si presenta dunque un minerale esternamente?

COME UN CRISTALLO

PIRITE

COME UN MATTONCINO LEGO PUO’ ESSERE DISPOSTO RIPETUTAMENTE NELLO SPAZIO A ORIGINARE UNA STRUTTURA…

.. ALLO STESSO MODO LA CELLA ELEMENTARE SI DISPONE NELLO SPAZIO IN MODO ORDINATO FINO A FORMARE UNA STRUTTURA GEOMETRICA.. IL CRISTALLO!

CRISTALLO DI CINABRO

CRISTALLO DI QUARZO

DRUSA DI CRISTALLI DI AMETISTA GEODO DI CRISTALLI DI

AMETISTA

IL PROCESSO CHE ORIGINA UN CRISTALLO E’DETTO CRISTALLIZZAZIONE

.. E RICHIEDE TEMPO E SPAZIO PER AVVENIRE.. Pensate al tempo che ci vuole per sedersi in modo ordinato dopo la ricreazione!

La forma esterna dei cristalli è l’espressione della loro disposizione atomica interna ordinata.

Talvolta la stessa sostanza può dare origine a minerali sia cristallini che amorfi (dipende dalle condizioni di formazione).Ad esempio il composto Silice dà origine a:-Quarzo (cristallino)-Opale (amorfo)-Calcedonio e Onice (microcristallino)

CLASSIFICAZIONE DEI MINERALI

SEMPLICI O NATIVIFORMATI DA UN SOLO ELEMENTO CHIMICO: ES CARBONIO (DIAMANTE O GRAFITE), ORO, ARGENTO

COMPOSTI• FORMATI DA PIU’ ELEMENTI CHIMICI• SONO I PIU’ NUMEROSI• SONO DIVISI IN SETTE CLASSI OSSIA:

- SOLFURI (PIRITE)-OSSIDI (EMATITE)-CARBONATI (CALCITE)-ALOGENURI (SALGEMMA, FLUORITE)-SOLFATI (GESSO)-FOSFATI (APATITE, TURCHESE)-SILICATI (QUARZO)

Per riuscire ad identificare un minerale, dobbiamo conoscere le proprietà dei

minerali.= ogni risposta misurabile del materiale a qualche causa esterna

Composizione chimica

Tipo di legame chimico

Struttura cristallina

Dipendono da:

Il colore è la proprietà più semplice da osservare ma poco utile!

• Il colore non è sempre indicativo perché la presenza di una piccola impurità può far mutare il colore al minerale ( ad es. il quarzo è bianco ma la presenza di una piccola quantità di ferro lo rende rosa).

Il “Colore” di un minerale, è quello che si osserva in luce naturaleAmetista (ferro); quarzo rosa (manganese); citrino (ossidazione del ferro);

Minerali idiocromatici

colori diversi = impurità

QUARZO

sempre lo stesso colore

PIRITE

MALACHITE

CINABRO AZZURRITE

DISTINGUIAMO DUE CATEGORIE

LAPISLAZZULO

La lucentezza indica il modo in cui la luce è riflessa dalle facce di un

cristallo.

In generale, i tipi di lucentezza osservabili sono due:

Nei minerali metallici (oro, rame..) o altri (solfuri-pirite), ossidi (ematite) che non si lasciano attraversare dalla luce

Minerali non metallici che si lasciano attraversare dalla luce ma in modo variabile

Oro

Argento

gessoquarzo

… per i minerali non-metallici vengono utilizzati altri termini per descrivere ulteriormente la loro lucentezza.

adamantina - molto viva, caratteristica del diamante;

vitrea - la più comune nei minerali (quarzo, corindone);

sericea - tipica di minerali fibrosi;

grassa – la superficie appare unta (talco);madreperlace

a – caratteristica dei minerali costituiti da strati sottili iridescenti, (es. miche);

resinosa – caratteristica di un minerale con aspetto simile alla resina (zolfo);

terrosa – non si ha riflessione perché si tratta di un aggregato di microcristalli (es. argille e bauxite);

La sfaldatura di un minerale è la sua tendenza a rompersi facilmente lungo superfici piane ben precise (in conseguenza del tipo di reticolo cristallino che li determina).

La sfaldatura è una proprietà utile per classificare un minerale!Vediamo degli esempi

Le miche si sfaldano secondo lamelle appiattite

Il salgemma si sfalda dando frammenti cubici

Altri minerali, come il quarzo, formano frammenti irregolari. In questo caso si parla di FRATTURA e non di sfaldatura..

La durezza di un minerale è la sua resistenza alla scalfittura.

Il diamante è il minerale più duro, il talco il più tenero.

Diamante

Talco

Riferimento per la durezza è la scala di Mohs

La scala di durezza di Mohs

1. Talco 2. Gesso

scalfibili dall’unghia = teneri

scalfibili da una punta d’acciaio = semiduri

non scalfibili da una punta d’acciaio = duri

3. Calcite 4. Fluorite 5. Apatite 6. Ortoclasio

7. Quarzo 8. Topazio 9. Corindone 10. Diamante

Rosa del deserto- processo evaporitico

Birifrazione-processo evaporitico

Fluorescente agli UV

Rubino: varietà di corindone di colore rossoZaffiro: varietà di corindone di colore blu

Su 4.000 minerali conosciuti, solo una trentina sono quelli comuni. I più frequenti sono QUARZO,

FELDSPATO, MICA E CALCITE.

Quarzo

Feldspato

Mica

Calcite

Oltre il 60% della crosta terrestre è composto da feldspato

GUARDIAMOLI IN GRAFICO…

La parola matita deriva dal nome dell’ “ematite” un minerale costituito da ferro ed ossigeno che si utilizzava in passato al posto della grafite. L’ematite è di colore grigio metallico lucente, ma la sua polvere è rossa e quindi le antiche matite scrivevano tutte di colore rosso.

GESSO: Il gesso è un minerale formato da solfato di calcio, con l’aggiunta di due molecole di acqua. I gessi che si usano a scuola per scrivere alla lavagna sono fatti di questo minerale, ridotto in polvere e pressato a forma di un piccolo cilindro.

Grafite – Si tratta di un minerale di puro carbonio, prodotto nel processo di formazione dei carboni fossili. Ridotta in polvere e pressata, la grafite viene utilizzata per fabbricare le mine delle matite.

LE ROCCE

arenarie (sabbie tenacemente cementate).

Milioni di anni

eventi0

500100015002000250030003500400045005000

età della Terra

vita media di unarocciacomparsadell'uomovita mediadell'uomo

4.600

1.800

4 8 x 10 -5

LE ROCCELe rocce sono aggregati di minerali nate ciascuna da processi geologici diversi, presenti nella litosfera.

Le rocce semplici O OMOGENEE sono formate da un solo tipo di minerale come il marmo (carbonato di calcio) ed il salgemma (cloruro di sodio).

Le rocce composte O ETEROGENEE sono formate da 2 o più minerali diversi come il granito

Il colore del marmo dipende dalla presenza di impurità minerali (argilla, limo, sabbia, ossidi di ferro, noduli di selce)

QUARZO (bianco)

Feldspato (rosa)

Miche(nere)

macrocristalline microcristalline

Una roccia è detta macrocristallina quando, come nel granito, i cristalli dei minerali sono abbastanza grandi da essere distinguibili a occhio nudo o con una lente.

LE ROCCESONO DEFINITE

Una roccia è detta microcristallina quando, come il basalto, non ha un aspetto granulare e sembra fatta di una «pasta» fine e omogenea.

LE ROCCESI DIVIDONO IN TRE CATEGORIE

Rocce metamorfiche: si formano in seguito a profonde trasformazioni strutturali e chimiche di altre rocce sottoposte a variazioni di pressione e temperatura.

Rocce magmatiche: provengono dalla solidificazione del magma.Sono divise in -EFFUSIVE -INTRUSIVE

Rocce sedimentarie: derivano dall’ accumulo, compattazione e cementazione di materiali incoerenti (sedimenti) presenti sui fondali marini, lacustri o sulla superficie terrestre.

Le rocce metamorfiche sono localizzate soprattutto in profondità, oltre i 5 km.

Quelle sedimentarie invece costituiscono soprattutto i primi 5-10 km della crosta e sono di gran lunga le più abbondanti in superficie.

Le rocce magmatiche si trovano sia in profondità che in superficie e formano la maggior parte della crosta terrestre.

Il processo LITOGENETICO MAGMATICO: LE ROCCE MAGMATICHE

Cos’è il magma?massa costituita da ROCCE allo stato fuso e ricca di gas, che si forma nella crosta terrestre

Cos’è la lava?massa costituita da ROCCE allo stato fuso e povera di gas, che emerge in superficie

LE ROCCE MAGMATICHE DERIVANO DALLA SOLIDIFICAZIONE DEL MAGMA O DELLA LAVA

Da un punto di vista chimico, le rocce magmatiche sono costituite da silicati, formati soprattutto da silicio (Si) e ossigeno (O), cui si aggiungono in misura minore molti altri elementi, tra cui:• l’alluminio (Al);• il ferro (Fe); • il magnesio (Mg); • il calcio (Ca); • il sodio (Na);• il potassio (K).

Il processo LITOGENETICO MAGMATICO: LE ROCCE MAGMATICHE

hanno una percentuale in silice elevata, superiore al 65%. Per via del contenuto di alluminio sono di colore chiaro.

Le rocce magmatiche acide

I graniti sono i tipici rappresentanti. Sono i principali costituenti della crosta che forma i continenti

Il processo LITOGENETICO MAGMATICO: LE ROCCE MAGMATICHE

divise in

Le rocce magmatiche basiche

Hanno una bassa percentuale in silice, inferiore al 52%. Per il contenuto di ferro e magnesio sono di colore scuro.

I basalti sono i tipici rappresentanti.Sono i principali costituenti della crosta oceanica.

Il processo LITOGENETICO MAGMATICO: LE ROCCE MAGMATICHE

Rocce intrusive o plutonichei processi di cristallizzazione avvengono in profonditànella crosta terrestre, dove formano grandi ammassi chiamati plutoni, che se con dimensioni maggiori si chiamano BATOLITI.Hanno cristalli grandi

Rocce effusive o vulcanichela solidificazione avviene in superficie a contatto con l’atmosferaHanno cristalli piccoli o assenti.

anfibolo

plagioclasio

DIORITE. Componenti essenziali: plagioclasio, anfiboli. Aspetto: colore grigio scuro o grigio-nerastro Struttura: granulare massiccia, a grana media o grossa.

intrusiva

GABBRO. Componenti essenziali: plagioclasio, pirosseni, olivina; accessori: anfiboli. Aspetto: colore scuro in massa, grigio-verde o grigio-bruno. Struttura: granulare massiccia, a grana media.

pirosseno

plagioclasio

olivina

intrusiva

POMICE. Componente essenziale: vetro; accessori: minerali di vario tipo. Aspetto: colore grigio chiaro. Struttura: roccia vetrosa (oloialina), molto porosa e leggera.

effusiva

ANDESITE. Componenti essenziali: plagioclasio, biotite; Struttura: cristalli più grandi fenocristalli di plagioclasio e biotite immersi in una massa compatta.

biotiteplagioclasio

BASALTO. Componenti essenziali: plagioclasio, pirosseno; accessori: olivina.Aspetto: colore nero, variabile verso il bruno-rossastro o verdastro. Struttura: ipocristallina.

Nelle Alpi il più grande batolite è rappresentato dal Gruppo dell'Adamello, al confine tra Lombardia e Trentino.

Molti tra i più alti massicci rocciosi delle Alpi, come ad esempio l'Argentera, il Monte Bianco, il Gran Paradiso e il Monte Rosa, sono antichi plutoni.

Formazioni rocciose magmatiche in Italia da plutoni e batoliti intrusivi

Monte Bianco

Adamello

Il destino delle rocce intrusive

Questi rilievi (Yosemite National Park) sono una piccola parte del gigantesco batolitedi granito che costituisce quasi per intero la Sierra Nevada, in California (USA).

E per restare in Italia…..

Capo d’Orso, Sardegna

Pavimentazione (di basalto) di una strada

Lave basaltiche colonnari. La fessurazione che isola le «colonne» è dovuta al processo di raffreddamento

LE ROCCE SEDIMENTARIE1) Degradazione fenomeni fisici e chimici che determinano la disgregazione e l’alterazione delle rocce preesistenti

LE ROCCE SEDIMENTARIE

2) Trasportoa opera di vettori come acqua, ghiaccio, vento

LE ROCCE SEDIMENTARIE3)Sedimentazionedeposito o precipitazione dei materiali trasportati

LE ROCCE SEDIMENTARIE4) Diagenesi o litificazionetrasformazione dei sedimenti incoerenti in roccia compatta grazie a compattazione e cementazione

Compattazione: Compressione dei sedimenti e conseguente riduzione degli spazi tra i granuliCementazione: Precipitazione tra i granuli di composti chimici che fanno da cemento (SiO2 eCaCO3)

LE ROCCE SEDIMENTARIEIl processo sedimentario si svolge sulla superficie terrestre o a modesta profondità, per cui è caratterizzato da basse temperature e bassa pressione.

Sono solo l’ 8% ma rappresentano i ¾ della copertura più superficiale della Terra … sono quindi quelle che vediamo più frequentemente!Formano infatti uno strato molto sottile mentre il resto dello spessore della crosta è formato in prevalenza da rocce ignee e metamorfiche

Sono solo l’ 8% ma rappresentano i ¾ della copertura più superficiale della Terra … sono quindi quelle che vediamo più frequentemente!Formano infatti uno strato molto sottile mentre il resto dello spessore della crosta è formato in prevalenza da rocce ignee e metamorfiche

• MOLTO PRESENTI NEL NOSTRO APPENNINO

• UNICHE ROCCE IN CUI SI POSSONO TROVARE I FOSSILI

Rocce sedimentarie: classificazione

1) Rocce clastiche o detritiche

- conglomerati (clasti >2mm)

- Peliti (clasti <1/16 mm)

- Areniti (fra 2mm e 1/16 di mm)

2) Rocce di origine chimica

3) Rocce organogene

(gesso, salgemma, travertino, alabastro)

Rocce sedimentarie: classificazione

1) Rocce clastiche o detritiche

- conglomerati (clasti >2mm)

- Peliti (clasti <1/16 mm)

- Areniti (fra 2mm e 1/16 di mm)

Rocce sedimentarie: classificazione

1) Rocce clastiche o detritiche

- conglomerati (clasti >2mm)

- Peliti (clasti <1/16 mm)

- Areniti (fra 2mm e 1/16 di mm)

Puddinga un conglomerato i cui ciottoli appaiono levigati, come conseguenza dell’usuradurante il trasporto

Rocce sedimentarie: classificazione

1) Rocce clastiche o detritiche

- conglomerati (clasti >2mm)

- Peliti (clasti <1/16 mm)

- Areniti (fra 2mm e 1/16 di mm)

arenaria

La città nabatea di Petra in Giordania, interamente scolpita in arenarie fluviali

Rocce sedimentarie: classificazione

1) Rocce clastiche o detritiche

- conglomerati (clasti >2mm)

- Peliti (clasti <1/16 mm)

- Areniti (fra 2mm e 1/16 di mm)

argille

Rocce sedimentarie: classificazione

2) Rocce di origine chimica(gesso, salgemma, travertino, alabastro)

Rocce sedimentarie: classificazione

2) Rocce di origine chimica(gesso, salgemma, travertino, alabastro)

Si formano a seguito della precipitazione di sali presenti in soluzione nelle acque (ad esempio da carbonato di calcio travertino , stalattiti e alabastro)

Travertino (fluviale) Stalattiti (grotte)

salgemma

Alabastro (caverne)

La Pietra di Bismantova, a Castelnovo ne’ Monti, è una tipica formazione di calcarenite (roccia clastica derivante da roccia chimica: le rocce formatesi originariamente per via chimica vengono distrutte fisicamente e poi ricomposte in altro luogo. )

Rocce sedimentarie: classificazione

Un tipo particolare di roccia sedimentaria è di origine vulcanica per stratificazione di cenere e lapilli provenienti dalle eruzioni vulcaniche

IL TUFO

Rocce sedimentarie: classificazione

3) Rocce organogene

Calcàre organogeno bioclastico, costituito da un ammasso di gusci di lamellibranchi

I frammenti sono costituiti principalmente da gusci e scheletri di organismi fossili

Calcare organogeno a coralli

Anche il carbone fossile è una roccia sedimentaria organogena

Grand Canyon scolpito in rocce sedimentarie scolpite dal fiume Colorado (446 km) in migliaia di anni.

Le Dolomiti sono rocce sedimentarie: sono scogliere coralline del Triassico (circa 180 milioni di anni fa) e sono costituite principalmente dalla dolomia, ottenuta dal calcare per sostituzione di un atomo di calcio con un atomo di magnesio.

LE ROCCE METAMORFICHEROCCE che hanno subito una trasformazione trovandosi in un ambiente diverso da quello in cui si è formata, generalmente con alte pressioni ed alte temperature

I minerali preesistenti, non più stabili, vengono distrutti e se ne formano altri, in equilibrio con le nuove condizioni; si originano così le rocce metamorfiche.

Le cave del famoso marmo di Carrara. Il colore chiaro e la trasparenza del marmo indicano che i calcàri originari erano molto puri.

TIPI DI METAMORFISMO

METAMORFISMO REGIONALELegato ai moti della litosfera e

riguarda masse rocciose di ampi territori

METAMORFISMO di CONTATTODeriva dal contatto di rocce

preesistenti con magma incandescente e riguarda brevi

strati di roccia

Esempio di metamorfismo da contatto è l’ARDESIA che deriva da metamorfismo di rocce argillose.

ALPI : masse di GNEISS

CERVINO

Il ciclo litogenetico

Scienze della Terra per il cittadino. Le risorse minerarie

Distribuzione mondiale delle maggiori riserve dei principali minerali

La «Grande miniera» di diamanti di Kimberly, nella Repubblica sudafricana

Scienze della Terra per il cittadino.L’amianto e la salute

Il sito di Balangero, in provincia di Torino, dichiarato nel 1998 luogo ad alto rischio per l’inquinamento da amianto

Due minerali noti comunemente con il nome generico di «amianto»: il crisotilo e la crocidolite