Geologia

Che cos’è la geologia?

La geologia è lo studio della composizione, delle caratteristiche chimiche e fisiche e dell’evoluzione della litosfera (ricordiamo che la Terra è suddivisa in quattro “sfere”: litosfera, biosfera, atmosfera e idrosfera).

Questa scienza si sviluppa nel 1800 (le più grandi teorie geologiche risalgono al 1859) ma già nell’antichità gli uomini si erano posti domande e avevano tentato di interpretare i fenomeni naturali; tra questi ricordiamo Plinio il Vecchio e il suo interessa per il Vesuvio che gli costò la vita e gli studi sui  fossili di Leonardo. La maggior difficoltà che si riscontra nello studio della geologia riguarda i dati sperimentali: oggi siamo in grado di studiare attraverso diverse tecniche solo lo strato più superficiale della crosta terreste, cioè circa i primi 10 Km.

La Terra è composta prevalentemente da 8 elementi tra cui in maggior quantità Ossigeno e Silicio, che costituiscono il 70% della litosfera. Gli elementi si combinano per formare minerali, i quali si combinano formando le rocce.

MINERALI

La mineralogia studia la natura e l’origine dei minerali per permettere di capire la composizione e l’evoluzione del pianeta. Un minerale è un solido cristallino inorganico (ossia non vivente). Tutti i minerali sono caratterizzati da una precisa composizione chimica e da una formula ben definita. Alcuni minerali non hanno il reticolo cristallino e prendono il nome di amorfi o vetrosi: in questo tipo di minerali  le molecole si distribuiscono in modo caotico, come in un liquido velocemente congelato.

Le proprietà dei minerali sono:

• Capacità di crescita: si espandono fino ai limiti dello spazio disponibile; gli atomi dell’ambiente circostante vanno a depositarsi nel reticolo in precise posizioni.
• Lucentezza: possono essere vitrei o metallici
• Sfaldatura
• Durezza: misurata grazie alla scala di Mohs. Il diamante è il minerale che occupa il primo posto nella scala e in quanto tale non può essere scalfito o tagliato da cristalli in posizioni più basse.

CLASSIFICAZIONE

I minerali sono classificati a seconda delle loro formule, in particolare a seconda dell’anione che contengono. 

• Solfati: sali ternari derivanti da acido solforico 
• Fosfati: sali ternari derivanti da acido fosforico
• Alogenuri: sali binari derivanti da idracidi
• Elementi nativi: solo l’oro
• Solfuri: sali binari derivanti da acido solforico
• Carnonati: sali derivanti da acido carbonico
• Minerali polimorfi: minerali diversi ma con stessa formula bruta, cambiano a seconda della temperatura e della pressione che influiscono sulla forma del reticolo (es. grafite reticolo ad esagoni e diamante reticolo a tetraedri) 
• Silicati: sali da acido silicico. Il silicio può dare 4 legami con l’ossigeno, gli atomi si disporranno quindi a formare un tetraedro. L’anione avrà quattro cariche negative che verranno annullate dai metalli carichi positivamente che si legano appunto alle cariche negative. I silicati a loro volta possono dividersi in femici (o mafici) e in sialici (o felsici). I primi hanno come cationi Ferro o Magnesio, i secondi hanno come cationi Alluminio e Silicio.

ROCCE

Le rocce sono aggregamenti di minerali eterogenei (se sono visibilmente distinguibili minerali) o omogenei (se non sono distinguibili). Non hanno una formula specifica. Possono essere compatte (o coerenti) o frammenti (o incoerenti). Un frammento di roccia è chiamato sasso.

PROCESSO MAGMATICO

Le rocce magmatiche (o ignee) si formano tramite processo magmatico. Si formano dal magma (rocce fuse unite al gas che si trasforma in lava quando il gas si dissipa per differenza di pressione rispetto a quella sotterranea), che quando risale si raffredda e si solidifica creando rocce. Quando il magma si raddensa si contrae creando strutture a colonne; questo succede poiché contraendosi lascia crepe in superficie che vanno sempre più in profondità (es. strada dei giganti in Irlanda). Il magma può raffreddarsi in superficie: in questo caso abbiamo rocce effusive che si raffreddano velocemente, senza gas e a bassa pressione. Se il magma si raffredda in profondità abbiamo invece rocce intrusive, che si raffreddano lentamente, con gas all’interno e ad alta pressione (es. granito). Esistono anche rocce che si raffreddano molto vicino alla superficie che sono una via di mezzo, dette rocce filomiane.

La classificazione chimica dipende dal tipo di silicato che si trova nella roccia:

• Rocce acide: con silicati sialici (Al e Si) e circa più del 66% del peso in silice
• Rocce basiche: con silicati femici (Fe e Mg) con circa 45% del peso in silice

CARATTERISTICHE STRUTTURALE

• Grandezza: dipende da quanto tempo ci mette il magma a raffreddarsi. Quando i tempi solo lunghi abbiamo rocce intrusive i cui cristalli hanno tempo di formarsi: la loro struttura macrocristallina è ben visibile; se invece i tempi di solidificazione sono brevi abbiamo rocce effusive e in questo caso i cristalli hanno poco tempo per formarsi: la loro struttura microcristallina non è visibile. Esistono anche rocce senza cristalli che hanno una struttura vetrosa come ad esempio l’ossidiana.
• Quantità di gas: se il magma ha molto gas e quindi presenta bolle, le rocce che si formeranno saranno leggere e con tante cavità (es. pietra pomice)
• Rocce piroclastiche: sono blocchi di lava già solidificati che escono dai vulcani e poi si compattano (es. tufo, una roccia morbida, molto comune nelle costruzioni perché lavorabile).
• Porfido: è una roccia particolare poiché si forma inizialmente  come roccia intrusiva caratterizzata da grandi cristalli fino a che non viene portata improvvisamente in superficie dove si solidifica velocemente in modo effusivo dando vita a microcristalli. Il risultato sarà quindi un mix dei due tipi.

PROCESSO SEDIMENTARIO

Le rocce sedimentarie si formano tramite processo sedimentario. Sono rocce esogene, quindi si formano in superficie con pressioni e temperature basse e costituiscono la maggior parte delle rocce. Si formano attraverso un processo chiamato diagenesi: la prima tappa del processo è la sedimentazione, in cui le rocce in superficie, essendo a contatto con l’atmosfera e quindi con agenti esogeni in grado di disgregarle, formano detriti o sedimenti (per erosione). I detriti vengono poi trasportati sempre da agenti atmosferici (come acqua o vento)  e vengono accumulati in cavità e pianure; infine avviene la compattazione tramite l’espulsione di acqua (se presente). A questo punto sui sedimenti si depositano sali (soprattutto carbonati ) che operano da collanti, attuando il processo di cementazione. La sedimentazione non è un processo che avviene costantemente, quindi nel tempo  vanno a formarsi strati di diversi sedimenti (stratificazione), da dove ritroviamo per esempio i fossili.

TIPI DI ROCCE SEDIMENTARIE

• Rocce clastiche: composte da frammenti preesistenti di rocce, classificate a seconda della grandezza dei clasti in conglomerati (centimetro), arenarie (sabbie, millimetro) e argilliti (fanghi,nanometri)
• Rocce organiche: derivano da organismi, si dividono in biocostruite, cioè costruite da organismi (es. coralli) e  bioclastiche, cioè costituite da resti di organismi; degli esempi sono i  calcari a foraminiferi costituiti da protozoi planctonici acquatici con gusci calcarei (scogliere di Dover) e le radiolariti, composte da gusci di protozoi detti radiolari.
• Rocce chimiche: si formano per precipitazione di sostanze in acqua (corpo di fondo) o per evaporazione; le evaporiti ad esempio si formano da bacini evaporati che hanno lasciato sali (es. alabastro, roccia gessosa/calcitica, diffusa in Toscana). Un altro esempio sono le stalattiti e stalagmiti, formatosi in cavità sotterranee per infiltrazione di acque ricche di sali, generalmente di carbonati di calcio.

PROCESSO METAMORFICO

Le rocce metamorfiche si formano attraverso il processo metamorfico. Sono rocce trasformate dal punto di vista fisico, quindi sono rocce che mantengono la loro composizione chimica ma che mutano la forma del reticolo cristallino (ricrastillizzazione). Il cambiamento è dovuto al cambio di temperatura o pressione per un tempo prolungato (se il tempo è troppo breve si fratturano).

Esistono 3 tipi di metamorfismo:

• Regionale: avviene in vaste zone, su rocce profonde sovrastate da grandi spessori; queste  rocce sono schiacciate da altre rocce che risalendo le comprimono, causando quindi variazione di temperatura e pressione (es. le Alpi si sono formate quando la zolla europea e africana si sono scontrate).
• Di contatto: causato dal contatto di zone ristrette con il magma che ne cambia la temperatura.
• Cataclastico: dovuto a pressione orientata in zone ristrette della crosta terrestre in corrispondenza con fratture della Terra.

Questa era geologia 😊
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