Breve Lezione di Scienze della Terra: Le Rocce, ignee, sedimentarie e metamorfiche - (in Breve)

Le Rocce sono aggregati naturali formati da uno o più minerali, costituiscono la litosfera, in base alla loro genesi vengono divise in tre categorie principali: Rocce ignee, sedimentarie e metamorfiche.

Le Rocce Ignee (Igneous Rock) derivano dal raffreddamento con successiva solidificazione dei magmi, vengono divise in Rocce ignee intrusive o plutoniche se il processo di litogenesi avviene all'interno della litosfera e Rocce ignee effusive o vulcaniche se la litogenesi avviene sulla superficie terrestre. Esempio classico per le rocce ignee intrusive sono i graniti mentre per le rocce ignee effusive sono i basalti;

Elenco di Rocce magmatiche intrusive ed effusive

Le Rocce Sedimentarie (Sedimentary Rock)
Possono essere formate da clasti provenienti dall'erosione e alterazione di rocce preesistenti dando origine alle Rocce Sedimentarie Clastiche come le Arenarie ed i Conglomerati; per via chimica da soluzioni saline ipersature si hanno le Rocce Sedimentarie Chimiche come il Gesso; per l’accumulo di resti organici si hanno le Rocce Sedimentarie Organogene come i Calcari conchigliferi e le Farine fossili.

Arenarie multicolore di Danxia - Cina

Le Rocce Metamorfiche (Metamorphic Rocks)

Sono originate da preesistenti rocce sia ignee che sedimentarie (ed anche metamorfiche) attraverso trasformazioni mineralogiche e strutturali dovuti al notevole innalzamento della pressione litostatica e della temperatura a cui vengono sottoposte dalla dinamica delle placche tettoniche.

Varie fasi del Metamorfismo del Basalto

Diatomite - Farina fossile

Diatomite

La farina fossile o Diatomite (o sabbia di diatomee o terra diatomacea o diatomite o kieselgur) è una roccia sedimentaria organogena silicea. Essa è il residuo fossile di microscopiche alghe della famiglia delle diatomee.
La composizione chimica vede una elevata percentuale di carbonato di calcio e diossido di silicio, dipendentemente dalla collocazione geografica e della storia geologica del suddetto residuo.


Utilizzi
Il suo alto potere imbibente ne permette un larghissimo uso in campo scientifico e tecnico; due importanti esempi sono nella produzione della dinamite e in particolari analisi di tipo cromatografico per le quali ne vengono usate varianti caratterizzate da minime dimensioni delle particelle ed elevata purezza in silicati.
Nei laboratori clinici viene utilizzata nel test di tromboplastina parziale attivata, per valutare la funzionalità di alcune componenti della cascata della coagulazione.
Viene usata anche in enologia durante la filtrazione come coadiuvante nonché come mezzo filtrante in diverse applicazioni (ad esempio per l'acqua potabile).
Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.

Diatomaceous earth also known as D.E., diatomite, or kieselgur/kieselguhr, is a naturally occurring, soft, siliceous sedimentary rock that is easily crumbled into a fine white to off-white powder. It has a particle size ranging from less than 1 micrometre to more than 1 millimeter, but typically 10 to 200 micrometres. This powder has an abrasive feel, similar topumice powder, and is very light as a result of its high porosity. The typical chemical composition of oven-dried diatomaceous earth is 80 to 90% silica, with 2 to 4% alumina (attributed mostly to clay minerals) and 0.5 to 2% iron oxide.
Diatomaceous earth consists of fossilized remains of diatoms, a type of hard-shelled algae. It is used as a filtration aid, mild abrasive, mechanical insecticide, absorbent for liquids, matting agent for coatings, reinforcing filler in plastics and rubber, anti-block in plastic films, porous support for chemical catalysts, cat litter, activator in blood clotting studies, and a stabilizing component of dynamite. As it is heat-resistant, it can also be used as a thermal insulator.

Diatomite layers over clay and under sands. Diatomite is formed by the accumulation of diatoms, a single-celled organism with a silica structure. Diatomite signifies a quiet lake environment will little sediment input as it takes a long time for the diatoms to accumulate.

Diatomee

Rocce Sedimentarie: Conglomerati, Ruditi, Puddinghe

I singoli granuli (clasti), detti comunemente "ciottoli" possono raggiungere diametri superiori a 1 metro. I clasti possono essere di natura terrigena (derivati cioè dallo smantellamento di rocce silicee), o carbonatica (derivati da resti di organismi a scheletro o guscio calcareo oppure dallo smantellamento di rocce calcaree e dolomitiche più antiche). Oltre ai granuli di taglia maggiore (clasti), possono esserci granuli di dimensioni molto minori che riempiono gli interstizi tra i clasti stessi: la matrice. Ad esempio, se i clasti sono ciottoli, la matrice potrà essere sabbia o anche argilla. Infine, dalle soluzioni che circolano nel sedimento possono precipitare sali che vanno a costituire il cemento della roccia. La cementazione può essere parziale (quando parte degli interstizi tra i clasti rimane libera) o totale. Il cemento può essere a sua volta di varia natura: calcite, dolomite, silice (quarzo, calcedonio...etc.), gesso, argilla, ossidi e idrossidi (come l'ematite), fosfati, a seconda dell'ambiente di sedimentazione e della composizione delle acque sotterranee. Se i singoli clasti sono a contatto tra loro, il conglomerato viene chiamato anche ortoconglomerato o conglomerato a supporto clastico, mentre se tra essi è interposta abbondante matrice viene chiamato paraconglomerato o conglomerato a supporto di matrice. Con scarsità o assenza di cemento, si parla più propriamente di ghiaia. In quest'ultimo caso si tratta di rocce incoerenti (o "sciolte").

I conglomerati sono sedimenti clastici che derivano dallo smantellamento di formazioni più antiche da parte degli agenti dell'erosione o agenti esogeni (agenti meteorici, correnti, frane...), sia in ambiente subacqueo che in ambiente subaereo. I meccanismi di messa in posto di questi sedimenti sono soprattutto fluviali in ambiente continentale e gravitativi per quelli che si rinvengono in ambiente marino, alla base delle scarpate continentali.

Tipologie di conglomerato

Nella letteratura geologica i conglomerati si suddividono tradizionalmente in:

Brecce
Le Brecce sono ruditi: il loro sedimento, infatti, è formato da ghiaia. Risultano ciottoli a spigoli vivi. Sono caratterizzati da bassa maturità tessiturale in quanto i granuli sono mal classati, e possiedono dimensioni diverse tra loro. Questo potrebbe essere dovuto a un "trasporto" non lungo che non ha permesso una buona classazione e un buon arrotondamento come nei conglomerati.

Puddinghe

Conglomerati nei quali i ciottoli (clasti) sono arrotondati (maggiore "maturità tessiturale", indice di un trasporto più lungo).Occorre osservare che il termine "puddinga" è ormai caduto in disuso nella letteratura geologica più recente, sostituito dal termine generale "conglomerato", ora utilizzato anche per i litotipi a clasti arrotondati.

Ambienti deposizionali dei conglomerati

Ambiente continentale

Nell'ambiente glaciale e periglaciale si sedimentano depositi morenici, formati tipicamente da elementi di dimensioni e forme molto varie, inglobati in una matrice molto eterometrica (formata da tutte le classi granulometriche, dalle sabbie e argille). Sono depositi derivati dall'azione di trasporto dei ghiacciai, che non consente una selezione del materiale in carico (a differenza delle correnti fluviali).

In ambiente desertico, le correnti eoliche (il vento) non hanno sufficiente energia per rimuovere ciottoli di dimensioni cospicue, ma ugualmente possono formarsi depositi eolici (dune) microconglomeratici. Inoltre, per erosione eolica del materiale sabbioso e siltoso, possono rimanere "letti" di ciottoli, successivamente ricoperti da sedimenti sabbiosi.

Possiamo avere depositi conglomeratici in ambiente alluvionale (derivati dall'azione di trasporto delle correnti fluviali). La granulometria dei sedimenti di origine fluviale (ovvero le dimensioni dei granuli che li compongono) tende a diminuire con la distanza dall'area di erosione e in generale con l'energia della corrente. Così potremo avere conglomerati preferibilmente nelle aree più prossimali e in corrispondenza degli assi dei canali fluviali. Corsi d'acqua a regime torrentizio in ambiente montano e pedemontano possono dare origine a conoidi di deiezione: depositi con morfologia a ventaglio che si formano all'uscita di solchi vallivi, i cui sedimenti sono spesso conglomeratici.

I conglomerati della Val Gargassa

Questa roccia, di colore bruno-rossastro, è costituita da frammenti, in prevalenza di natura serpentinitica, di dimensioni da centimetrico a decimetrico, più o meno arrotondati a causa del trasporto che hanno subito prima della deposizione.

La loro formazione risale a circa 35 milioni di anni fa quando, all'inizio dell'Oligocene, un antico mare, situato nell'attuale versante padano, ricoprì progressivamente le terre emerse formando un nuovo ed ampio golfo. I processi di erosione sulle terre emerse portarono alla formazione, al trasporto ed all'accumulo di grandi quantità di materiale detritico, sia in ambiente continentale, sia in ambiente marino.

I conglomerati che si osservano davanti a noi sono quel che resta di un deposito di materiale detritico accumulatosi in un ambiente che doveva essere o un piana alluvionale o una zona lagunare di quel antico mare oligocenico.

Ambiente marino

Possiamo avere conglomerati principalmente in sedimenti di spiaggia, derivati dall'azione del moto ondoso e delle correnti costiere sui clasti derivati dallo smantellamento di falesie rocciose, o dalla redistribuzione di sedimenti deltizi.

Esistono anche sedimenti conglomeratici di mare profondo nell'ambito delle cosiddette torbiditi, prodotte da frane sottomarine. Un tipico esempio di questo tipo di sedimenti in Lombardia è la Gonfolite.

Anche dallo smantellamento di piattaforme carbonatiche (un esempio attuale sono le Isole Bahamas) o di barriere coralline possono deporsi sedimenti conglomeratici (in questo caso a clasti carbonatici).

Testo tratto da: Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.

Mudcracks

I mudcracks sono strutture tipiche di limi e argille, in pratica sono delle strutture da disseccamento.
Quando un deposito di terreno limoso/argilloso umido subisce un rapido fenomeno di disseccamento subisce una rapida contrazione, la contrazione crea delle fessure in abbastanza larghe in superficie e tendono a chiudersi in profondità.

Il fenomeno da luogo a una superficie simile a delle piastrelle quasi esagonali, si tratta in questo caso di crepe che si originano quando i depositi di argilla umida vanno incontro a rapidi fenomeni di disseccamento e ad una conseguente contrazione. Tali fessure potranno poi essere riempite da materiali diversi, per opera di un successivo processo di sedimentazione.

Alluvium - Depositi fluviali

Alluvium

 L'etimologia del termine "alluvium" può essere rintracciata nella lingua latina. Deriva infatti dal latino "alluvius", che a sua volta deriva dal verbo "adluere", composto da "ad" (verso) e "luere" (lavare o fluire). "Adluere" significa letteralmente "lavare verso", e il termine "alluvius" viene utilizzato per descrivere qualcosa che è stato portato via o trasportato via dall'acqua.

In senso geologico, il termine "alluvium" è stato introdotto nel XVIII secolo per indicare i depositi di sedimenti trasportati e depositati dai corsi d'acqua durante le inondazioni. Quindi, l'etimologia del termine riflette proprio questa idea di sedimenti portati via e trasportati dall'acqua.

L'alluvium è un termine che si riferisce a un deposito di sedimenti, come sabbia, ghiaia, argilla e detriti, che viene trasportato e depositato da un corso d'acqua, come un fiume o un torrente, durante eventi di piena o inondazioni. Questi sedimenti sono solitamente di origine fluviale e vengono accumulati sulle pianure alluvionali, ovvero le aree di terreno pianeggianti situate lungo i corsi d'acqua.

L'alluvium è composto da materiali di diverse dimensioni, a seconda della velocità e della potenza del flusso d'acqua. Le particelle più grosse, come le pietre e i ciottoli, si depositano per prime quando il flusso rallenta, mentre le particelle più piccole, come la sabbia e l'argilla, possono essere trasportate più lontano prima di depositarsi.

Gli alluvi possono essere estesi e costituire terreni fertili adatti all'agricoltura. Spesso, le pianure alluvionali sono popolate proprio per la loro fertilità, ma sono anche soggette al rischio di inondazioni durante le piene dei fiumi. Pertanto, la gestione delle aree alluvionali è importante per bilanciare i benefici agricoli con la necessità di proteggere le persone e le proprietà dalle inondazioni.

Geologia: La legge della sovrapposizione - Stratigrafia

Sedimenti stratificati a Salta (Argentina)

La legge della sovrapposizione è un assioma e un principio fondante della stratigrafia sedimentaria, basato sulle osservazioni della storia naturale, che forma una delle basi delle scienze geologiche e archeologiche e di altri campi delle scienze naturali correlate che si occupano della stratigrafia geologica:

« Gli strati sedimentari sono depositati in una sequenza di tempo,

con il più vecchio in basso e il più giovane in alto. »

Partendo dal presupposto che la stratificazione geologica è una raccolta, anzi meglio un'antologia dei paesaggi del passato, nella sua forma più semplice afferma che in sequenze stratigrafiche non deformate, il giacimento più antico si troverà in fondo alla sequenza.

Questo è di grande importanza per la datazione stratigrafica, che presume che la legge di sovrapposizione sia vera e che un oggetto non possa essere più vecchio dei materiali di cui è composto.

Se combinato con la legge di successione faunistica correlata, la legge di sovrapposizione fornisce uno strumento molto potente per la datazione delle rocce e dei giacimenti.

Il principio venne proposto per la prima volta nell'XI secolo dal geologo persiano, Avicenna (Ibn Sina); successivamente nel XVII secolo la legge venne formulata più chiaramente dallo scienziato danese Niels Stensen.

Geologia: Genesi di una Stratificazione Incrociata

Questa serie di immagini aiuta a capire la genesi di una Stratificazione Incrociata, ed aiuta a capire come si dovrebbe insegnare la Geologia. Le immagini sono in realtà slides animate. Per saperne di più andate a questo sito: http://ansatte.uit.no/kku000/webgeology/, contiene tante semplici spiegazioni e sostituisce intere dispense e libri costosi.

New Red Sandstone - Eolian

Cross Bedding
HIGH-ANGLE CROSS-BEDDING IN JURASSIC SANDSTONES. Courtesy of Maria Pereira.  

Geologia - Flysch di Zumaya - Contiene Video

Il flysch di Zumaia è una formazione geologica situata nella località di Zumaia, sulla costa del Paese Basco, in Spagna. È famoso per le sue impressionanti falesie e strati rocciosi, che raccontano una storia geologica di milioni di anni.

Il flysch è un tipo di formazione sedimentaria caratterizzata dall'alternanza di strati di rocce dure e morbide. Nel caso del flysch di Zumaia, questi strati consistono principalmente di arenarie e argilliti. Queste rocce si sono originariamente depositate sul fondo del mare durante il periodo del Cretaceo e sono state conservate fino ai giorni nostri.

Ciò che rende il flysch di Zumaia particolarmente interessante dal punto di vista geologico è che espone una sequenza continua di strati che offre un'importante documentazione sulla storia della Terra. Inoltre, è un luogo di grande interesse per gli studiosi e gli appassionati di geologia che desiderano studiare e comprendere i processi di sedimentazione e di formazione delle rocce nel corso del tempo.

Il flysch di Zumaia è anche noto per le sue caratteristiche paesaggistiche spettacolari, che attirano numerosi visitatori ogni anno. È possibile fare escursioni lungo i sentieri che costeggiano le falesie per ammirare da vicino la bellezza e la complessità di questa formazione geologica unica.

 

Rocce: Grovacca & Arcosa

Grovacca [dal tedesco Grauwache, propr. roccia grigia]. Arenaria scarsamente matura, di colore grigio scuro, costituita da quarzo detritico (ca. il 50%), da materiale argilloso e limoso più o meno sericizzato e cloritizzato, in quantità superiore al 15%, e da feldspati e frammenti policristallini di rocce di vario tipo. Normalmente i frammenti di rocce di vario genere predominano sui granuli di feldspati (grovacche litiche); in caso contrario si hanno le grovacche feldspatiche. L'abbondante matrice di natura argillosa durante la diagenesi subisce un costipamento e una parziale ricristallizzazione, che conferiscono alla roccia una compattezza notevole e addirittura la struttura di un argilloscisto se viene interessata da metamorfismo di epizona. Le grovacche sono stratificate regolarmente con spessori notevolmente variabili, da pochi centimetri fino a qualche metro. La presenza all'interno degli strati di significative strutture sedimentarie indica una sedimentazione da correnti di torbidità e, la caratteristica alternanza degli strati arenacei con argille, rileva un ambiente sedimentario di geosinclinale: le grovacche entrano infatti a far parte della composizione di molti flysch. Potenti formazioni di grovacca alimentate dall'erosione dei rilievi geoanticlinalici si sono formate durante le fasi di massima subsidenza dei bacini geosinclinalici.

Arcosa [dal francese Arkose]. Roccia sedimentaria del gruppo delle arenarie. Le arcosi sono caratterizzate da una grana relativamente grossolana, con granuli a spigoli vivi e non ben classati; costituenti essenziali sono il quarzo e i feldspati (ortoclasio, microclino, albite e oligoclasio), presenti dall'80 al 95%; la matrice detritica è scarsa oppure assente. Le arcose propriamente dette contengono feldspati in misura superiore al 25%; quando questa percentuale è compresa fra il 10 e il 25% si hanno le subarcose. Le arcose sono arenarie a basso grado di maturità la cui genesi è legata a un'intensa e rapida attività erosiva seguita da una breve fase di trasporto. Si trovano generalmente sotto forma di corpi sedimentari di notevole potenza, ma di limitata estensione, o in strati sottili in associazione con arenarie feldspatiche; in questo caso sono il prodotto della rielaborazione di materiali granitici residuali a opera di mari trasgressivi.

Flysch, Torbiditi, Depositi flyschoidi

Voce dialettale della svizzera tedesca: “terreno che scivola”.

These are nearly vertical, alternating Eocene limestone, marl and sandy turbidite beds represent the Zumaya Section on Itzurun Beach on the Playa de San Telmo, Zumaia (Zumaya), Guipuzkoa, Basque Country, Spain (42˚18.00'N/2˚15.30'W). The beds are between 20mm and 200mm thick.

Dal punto di vista litologico, flysch indica una successione continuamente ripetuta di due o più tipi litologici, come arenarie, silt e argilliti, oppure arenarie e marne, o ancora calcari e argille e così via, con spessori totali anche di migliaia di metri.

Flysch di Zumaya - Spagna

Queste tipiche alternanze si formano spesso per un fenomeno di risedimentazione, che si verifica quando sedimenti come sabbie e argille, già accumulatisi al largo di una costa, vengono rimessi in movimento e scendono lungo un pendio sottomarino, fino a raggiungere il fondo pianeggiante di una piana abissale. 

Flysch di Gorgoglione - Miocene medio-inf. Italy

Il Flysch di Gorgoglione è una formazione torbiditica risalente al Miocene medio-inferiore, ovvero a circa 16 milioni di anni fa, che affiora tra Gorgoglione e Cirigliano sino a formare lo spettacolare rilievo delle Dolomiti Lucane tra gli abitati di Castelmezzano e Pietrapertosa. Litologicamente, il Flysch di Gorgoglione consiste di alternanze di arenarie e argille leggermente marnose, formatesi tramite meccanismi deposizionali di tipo gravitativo, chiamati "correnti di torbida", innescati da frane sottomarine, tempeste e terremoti.

In realtà, quella che si muove è una massa d’acqua con una densa sospensione di detriti che prende il nome di corrente di torbida; quando tale corrente arriva alla fine del pendio, perde energia e il materiale in sospensione si decanta: per prima si deposita la sabbia più grossolana, poi via via si depositano i detriti più sottili, fino alle argille: si origina così un banco di sedimenti di qualche metro.
Il ripetersi nel tempo delle correnti di torbida porta all’accumulo uno sull’altro di migliaia di banchi: questi depositi vengono chiamati torbiditi.

 

Arenaria

Arenaria a Petra in Giordania

Roccia sedimentaria clastica derivante dal consolidamento diagenetico delle sabbie; le arenarie sono, perciò, costituite per la maggior parte da granuli di dimensioni comprese tra 2,00 e 0,06 mm, derivanti dalla disgregazione, a opera di processi naturali, di rocce di vario tipo. Gli spazi compresi tra i granuli possono essere riempiti da una frazione detritica più fine, siltoso-argillosa, chiamata matrice, o da un cemento di precipitazione chimica.

Per saperne di più

La Porosità

Elementi in materiale ceramico a elevata porosità

La porosità di un materiale è una grandezza scalare ed è genericamente definita come il rapporto tra il volume dei vuoti (pori), V_p ed il volume totale V_m del materiale:

Da essa dipendono anche la capacità di coibentazione, la resistenza meccanica, la durabilità dei materiali; la sua valutazione è necessaria, in chimica per controllare il grado di avanzamento dei processi di sinterizzazione.
In geologia degli idrocarburi la conoscenza della porosità viene considerata molto importante perché da questa dipende la maggior o minor capacità di immagazzinamento di idrocarburi.
La porosità è, inoltre, un parametro fondamentale in geotecnica per la classificazione delle rocce in base alle loro caratteristiche di permeabilità per la determinazione del loro comportamento sotto carico nelle diverse condizioni di saturazione.
La porosità influenza le velocità delle onde sismiche che attraversano le rocce, le densità delle rocce e quindi le misurazioni gravimetriche e la conducibilità elettrica di una roccia saturata con un fluido conducibile.
 Continua su Wikipedia

Classazione di un sedimento

Deviazione standard o classazione o sorting: è la diffusione della distribuzione intorno alla media, indica cioè quanto la distribuzione granulometrica differisce dal valore del diametro medio; è indipendente dalla grana media ed indica, in generale, il grado di elaborazione a cui è stato sottoposto un sedimento. La classazione esprime la capacità selettiva del mezzo di trasporto, cioè la sua capacità di prelevare e/o depositare i granuli: abbandonando quelli più grossolani e prendendo in carico quelli più sottili. I sedimenti eolici e di spiaggia, ad esempio, sono tra i più classati in natura (Bosellini et al., 1989; Ricci Lucchi, 1980).

Beach pebbles made of halite; western Dead Sea coast	Sand under a microscope showing foraminifera and other fossils.	La sabbia verde di Papakōlea Beach - Hawai, composta quasi completamente da Olivina, un silicato di ferro e magnesio.

Rocce sedimentarie organogene

Calcare a conchiglie - Lumachella

Le rocce sedimentarie organogene si originano dalla deposizione e successiva cementazione prevalentemente di esoscheletri (o frammenti di essi) di organismi con guscio carbonatico o siliceo. I fondali marini dei mari profondi sono coperti da un fango formato dai gusci di organismi planctonici microscopici come i foraminiferi pelagici, i radiolari e le diatomee. Questi fanghi diagenizzati danno origine a rocce come calcari pelagici, radiolariti e diatomiti.

Lumachella

Al di fuori della classificazione sopra accennata si ricorda anche la marna, una particolare roccia sedimentaria, piuttosto diffusa nelle serie stratigrafiche sia alpine che appenniniche, composta da una frazione argillosa (quindi clastica) e una frazione calcarea (di origine chimica od organogena).

Lumachella di articoli di crinoidi, superficie naturale con i fossili evidenziati dall'erosione naturale selettiva

Altre classificazioni sono presenti in letteratura, come ad esempio quelle di Folk e Dunham. Esse prendono in considerazione, oltre che gli aspetti tessiturali e strutturali, anche aspetti genetici.