Prima di scendere nel dettaglio, parliamo di attività magmatica; il magma (rocce fuse) che si trova all’interno della Terra, risale e fuoriesce a causa del fatto che possiede una densità minore rispetto a quella delle rocce circostanti. Il magma quindi risale verso la superficie sotto forma di grandi gocce chiamate diapiri magmatici, che salendo si uniscono e formano le camere magmatiche. Se la pressione litostatica è maggiore rispetto a quella dei gas contenuti nel magma, si creano i così detti plutoni, ossia laghi di magma, i quali in seguito ad una eventuale erosione della crosta possono emergere in superficie come rocce fredde.
Se il magma invece fuoriesce perché la pressione del gas ha la meglio su quella delle rocce sovrastanti, con le eruzioni si formano i vulcani.

La disposizione dei vulcani sulla Terra fu spiegata per la prima volta nel 1960 con la teoria della tettonica a zolle, i vulcani infatti si posizionano sulle definite linee di confine tra zolle.

Ci sono diversi tipi di magmi, classificati a seconda della loro viscosità e percentuale di rocce sialiche.

• Magma primario o femico: si trova nel mantello a 1300°C, è formato principalmente da minerali di ferro e magnesio; è fluido quindi scivola facilmente.
• Magma secondario o sialico: è formato da rocce di silicio della crosta che vengono fuse di nuovo a 700°C; questo magma è più viscoso quindi scivola più difficilmente (spesso forma plutoni perché troppo denso per salire in superficie)

Il magma può formarsi per variazione di temperatura, di quantità d’acqua (abbassa il punto di fusione) o di pressione; se la pressione aumenta, le particelle sono più compatte quindi è più difficile che avvenga la fusione. Al contrario invece se la pressione diminuisce è più facile che si crei il magma perché i passaggi di stato sono più semplici poiché le particelle hanno più libertà di movimento.

EDIFICI VULCANICI

• Vulcani lineari: sono come un lungo fosso dal quale fuoriesce magma (es. in Islanda). Questi vulcani prendono la forma di plateau basaltici, cioè altopiani molto estesi di lava raffreddata; spesso si trovano sui fondi oceanici.

• Vulcani centrali: hanno la forma di un cono tagliato, con un cratere circolare. Questi ultimi a loro volta si dividono in vulcani:a

A scudo con un cono basso e largo (come quelli Hawaiani). Hanno una lava molto fluida

A cono o stratovulcani, che hanno una forma conica più ripida (es. in Italia). Hanno attività esplosiva ed effusiva (vulcano è stratificato per differenza di attività), la lava è più viscosa.

Infine, se la lava è molto viscosa, si blocca il condotto di risalita e forma un tappo: a questo punto il magma sottostante eserciterà sempre più pressione finché il tappo si rompe e salta in aria tutto l’edificio; in questo modo resta solo un buco detto caldera da cui può uscire ancora del magma creando un nuovo vulcano (es. Vesuvio) oppure può riempirsi d’acqua e dare vita a un lago tondeggiante detto lago di caldera. (es. lago Trasimeno).

ERUZIONI VULCANICHE

le eruzioni avvengono quando il gas fa pressione sulla superficie creando un buco e uscendo trascina con sè anche la lava.

I vulcani possono essere:

• Attivi, ce ne sono 600 nel mondo circa
• Estinti, se la camera magmatica è svuotata (spesso questo determina la caduta su se stesso del vulcano perché c’è buco sotto)
• Quiescenti, se c’è ancora magma nella camera ma sono tappati

Durante le eruzioni i vulcani emettono gas (attività esalativa, possono essere emesse anche sostanze nocive come gas tossici), lava (attività effusiva) e solidi (attività esplosiva). Se il magma è femico è molto fluido, per cui abbiamo attività effusiva, se invece è sialico è viscoso, per cui parliamo di attività esplosiva.

Le lave sono classificabili in:

• Scoriacee, sono molto irregolari, c’era molto gas nel magma
• A corda, a forma di strisce, con poco gas nel magma
• A blocchi
• A cuscini, se la lava si raffredda molto velocemente

I frammenti solidi emessi durante le eruzione sono chiamati piroclasti:

• Bombe o blocchi
• Lapilli
• Ceneri

Da questi frammenti nascono le rocce piroclastiche (es.tufo), dal processo magmatico. I clasti possono cadere per gravità nei dintorni del vulcano fino a km di distanza, oppure per colate piroclastiche (o nubi ardenti), che sono nubi che scendono dai versanti del vulcano a 300 km/h a 1200°C e si
fermano quando arrivano in piano, riempiendo tutte le depressioni e fondendo molte rocce già presenti (inimbriti). Queste colate sono molto pericolose.

TIPI DI ERUZIONE

• Islandiche o hawaiane: effusive, con lava liquida, formano plateau basaltici (islanda) o coni bassi e lunghi (hawaii).
• Stromboliane: prevalentemente effusive, ma con accenni di esplosive (ceneri e lapilli), hanno un magma più sialico.
• Vulcaniane: alternano eruzioni di tipo effusivp ed esplosive, formano gli stratovulcani.
• Pliniane: esplosioni violente, hanno un magma molto viscoso e sialico che tappa il condotto fino all’esplosione.
• Peleane: esplosioni molto violente, nubi ardenti, formano spesso caldere, hanno un magma sialico e molto viscoso.

La pericolosità dei vulcani è quindi definita dalle loro caratteristiche e per questo motivo essi sono costantemente monitorati tramite centri di controllo e satelliti; inoltre esistono carte in cui è segnata la loro pericolosità per evitare l’urbanizzazione in quelle zone considerate rischiose.

I fenomeni precursori di un’eruzione possono essere emissioni di gas, scosse sismiche e suolo deformato a causa del magma che rompe le rocce ed ancora cambiamento del campo magnetico, variazione termica e variazione del livello d’acqua nei pozzi. Purtroppo i vulcani sono stati spesso la causa di grandi disastri naturali, la peggiore eruzione è stata quella del monte Tambora in Indonesia che uccise più di 70.000 persone ed ebbe un’esplosione così forte che influenzò il clima in tutto il pianeta tanto che quell’anno fu definito “senza estate”. Altri esempi sono Mt. Helen, Monte Krakatoa o ancora il Vesuvio.

Per concludere, parliamo di vulcanesimo secondario, vale a dire l’attività vulcanica in assenza di vulcani. Gli esempi maggiori sono le sorgenti termali (causate dalla risalita di magma che scalda acque in profondità, che quindi risalgono più calde), le fumarole ed infine i geyser, cioè getti di acqua calda molto forti.

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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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