MINERALI E ROCCE

I minerali sono sostanze naturali solide che si formano attraverso processi inorganici. I minerali sono caratterizzati da proprietà fisiche omogenee, da una composizione chimica caratteristica (che può essere variabile solo entro certi limiti) e, soprattutto, dal fatto di possedere un'impalcatura di atomi (reticolo cristallino) che rimane fissa per ciascun minerale. Una delle eccezioni più note a questa definizione è rappresentata dal mercurio il quale, pur comparendo in natura allo stato liquido, è considerato un minerale.

L'espressione esterna della disposizione degli atomi costituenti il minerale, cioé del reticolo cristallino, si definisce "cristallo". Esso non è altro che una forma poliedrica, con particolare disposizione delle facce, degli spigoli e dei vertici tale da rispettare il più possibile l'equilibrio interno degli atomi. Dato che le distribuzioni atomiche possibili non sono infinite e che sono relativamente semplici le regole con le quali da un reticolo elementare si ottiene per accrescimenti successivi un cristallo visibile, i tipi di cristalli possibili nel mondo minerale sono abbastanza limitati. Se, vedendo una collezione mineralogica, può sembrare che le forme dei minerali siano tante e complicate, questo è dovuto al fatto che le poche forme fondamentali si combinano in vario modo, assumendo sviluppi irregolari.

In una sostanza cristallina gli atomi sono disposti in strutture tridimensionali ordinate, all'interno delle quali è possibile individuare un insieme di reticoli incastrati, ognuno dei quali ha ai propri vertici (nodi) atomi di uno stesso elemento. In questo incastro può essere individuata un'unità minima (cella elementare) la cui ripetizione nello spazio origina l'intera struttura cristallina caratteristica della sostanza solida.

Le sostanze solide non cristalline sono vetrose. Le sostanze vetrose hanno gli atomi distribuiti in maniera disordinata e sono paragonabili a dei liquidi sopraraffreddati. Esempi naturali sono i vetri vulcanici (pomici, scorie, ossidiane e i piccoli frammenti di pomici che formano le ceneri vulcaniche).

Essendo i cristalli corpi visibili, la prima osservazione che si può fare è quella sulla loro forma, sia a occhio nudo che con vari tipi di microscopio. Osservazioni più specifiche per il riconoscimento vengono fatte con raggi X e con le analisi chimiche. La prima regola fondamentale della cristallografia, enunciata nel 1667 da Niels Stensen, medico alla corte dei Medici col nome di Nicola Stenone, stabilisce che in tutti i cristalli di una certa sostanza, a parità di pressione e temperatura, gli angoli diedri che le stesse facce fanno, tra loro sono uguali. Questo significa che nei cristalli non hanno valore le dimensioni relative delle singole facce, ma solo gli angoli che esse formano tra loro. Quindi, un cristallo di quarzo di 1 metro avrà le stesse misure angolari di un cristallino, sempre di quarzo, di un millimetro e diverse da quelle dei cristalli di ogni altro minerale.

Il cristallo di un minerale si forma quando esistono condizioni tali per cui, attraverso una serie di reazioni chimico-fisiche, partendo da atomi disordinati si arriva a pezzi di materia rigorosamente organizzati in modo periodico e omogeneo. Ogni cambiamento (variazioni di temperatura e pressione, ad esempio) può interrompere la crescita dei cristalli o modificarne la struttura.

L'ossigeno e il silicio sono gli elementi più abbondanti nella crosta terrestre e nel sottostante mantello e, pertanto, molti dei minerali che conosciamo sono silicati. La loro varietà deriva dal modo in cui si uniscono questi due elementi. Tutti i silicati presentano gruppi formati da un atomo di silicio e quattro di ossigeno (SiO4), disposti con una geometria a tetraedro, al cui centro vi è il silicio e ai vertici l'ossigeno. Le varie strutture dei silicati derivano dai diversi modi con cui questi tetraedri si associano.

Le rocce sono aggregati naturali formati da più minerali (raramente da uno solo) e anche da sostanze non cristalline. Le rocce che affiorano sulla superficie terrestre derivano da tre processi chimico-fisici fondamentali: precipitazione da una soluzione (sedimentarie), ricristallizzazione allo stato solido (metamorfiche) e cristallizzazione da un fuso (magmatiche).

I nomi delle rocce possono essere genericamente dati sulla base della loro composizione: calcari, argilliti, graniti, ecc. In geologia si attribuisce un nome non solo alle singole rocce, ma anche ad intere "Formazioni", cioé a gruppi di rocce visibili in diverse località, aventi caratteristiche comuni. Spesso il nome della Formazione comprende quello del luogo dove la roccia è presente nella sua forma tipica e anche la composizione prevalente (ad esempio, l'Argillite di Lozio è evidentemente una roccia composta in gran parte da argilla, il cui affioramento-tipo si trova nella località di Lozio).

Le rocce sedimentarie rappresentano la maggioranza di quelle affioranti e visibili sulla superficie terrestre. Si formano, attraverso processi di compattazione e litificazione, da materiale eroso e trasportato in diversi modi (fiumi, vento, forza di gravità, ecc.) e accumulato altrove sopra terre emerse (depositi continentali) o sul fondo di bacini marini (depositi marini) o lacustri.

Le particelle che compongono le rocce sedimentarie possono essere di qualsiasi natura, a seconda che l'erosione interessi preesistenti formazioni rocciose di tipo sedimentario, metamorfico o magmatico. A questo genere di componenti vanno aggiunti quelli che si formano direttamente in ambiente marino, di tipo organico come le costruzioni coralline o per dissoluzione chimica di materiali e organismi.

Rocce sedimentarie di tipo particolare, chiamate evaporiti, derivano dall'evaporazione totale o parziale di bacini salati. Queste rocce consistono in accumuli di cristalli di gesso, di salgemma o di altri minerali derivanti dalla precipitazione da acque via via sempre più soprassature a causa di una progressiva evaporazione.

Per ambiente di formazione di una roccia sedimentaria si indende il tipo di paesaggio e di condizioni in cui si sono accumulati i sedimenti che la compongono. Tra le fasi di erosione, trasporto, deposizione delle particelle e i processi di litificazione che portano al risultato finale, possono intercorrere anche centinaia di milioni di anni, nel corso dei quali la crosta terrestre è continuamente interessata da grandi movimenti tettonici. Pertanto, l'ambiente (e il luogo) di formazione delle rocce non coincide con quello in cui si trovano attualmente.

Uno degli scopi della geologia e, in particolare, della sedimentologia e della petrografia è quello di risalire, attraverso le caratteristiche di una roccia, all'ambiente di formazione.

Le rocce metamorfiche si formano per trasformazione di preesistenti rocce di qualsiasi tipo che rimangono solide durante tutti i processi di modificazione. La trasformazione di una roccia in una di tipo metamorfico è provocata da un aumento della temperatura o della pressione o di entrambe. Per esempio, se una roccia viene a trovarsi sotto un grosso spessore di altri corpi rocciosi, può subire una pressione tale da provocare una variazione nella sua struttura granulare e nei minerali che la compongono. In questo caso si verificherà un metamorfismo da pressione per carico che, ad esempio, in un granito provocherà l'appiattimento dei minerali scuri, più fragili di quelli chiari (rappresentati per la maggior parte dal resistente quarzo), formando irregolari strisce scure in una matrice ancora parzialmente granulare di colore chiaro.

Le rocce che vengono a trovarsi in prossimità di corpi intrusivi (vedi sotto, rocce magmatiche) subiscono un metamorfismo detto da contatto, con grado decrescente via via che ci si allontana dalla massa calda dell'intrusione.

Una roccia formatasi attraverso i processi di metamorfismo da un'altra, viene definita metamorfica di basso, medio o alto grado, a seconda che sia stata interessata da fenomeni di variazione di pressione o temperatura da poco a molto intensi.

Le rocce magmatiche sono quelle che si formano dal consolidamento di un magma. Se il magma viene emesso in superficie attraverso un apparato vulcanico, la roccia che si forma per raffreddamento viene detta vulcanica estrusiva. Se invece una massa di magma raffredda in profondità, cioé non raggiunge la superficie terrestre e non dà luogo a fenomeni vulcanici, allora la roccia che si forma viene chiamata intrusiva (graniti e granitoidi).

Le rocce magmatiche estrusive possono essere molto diverse una dall'altra e della loro classificazione si occupa in particolare la vulcanologia. Schematicamente, possono essere suddivise tra quelle derivanti dalla solidificazione di colate di lava emesse durante le eruzioni effusive (prevalentemente basalti) e quelle formate dall'accumulo di particelle di magma frammentato (piroclasti) emesse durante le eruzione esplosive (rocce piroclastiche e tufi vulcanici).

BIBLIOGRAFIA

Casati, P.; Scienze della Terra, Città Studi Ed., 1996

Mottana, A.; Crespi, R.; Liborio, G.; Minerali e rocce, Mondadori Ed., 1987


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Modificata il 28-10-97