Le rocce della crosta terrestre

Le rocce della crosta terrestre si possono suddividere in tre grandi gruppi:
• Rocce ignee
• Rocce sedimentarie
• Rocce metamorfiche

Le rocce ignee

La formazione di questo tipo di rocce deriva direttamente dalla solidificazione della lava. Possiamo dividerle in due famiglie: le rocce intrusive e le rocce effusive.

Le effusive sono solidificatesi al di sopra della superficie terrestre. La grande velocità di raffreddamento passando da lava a roccia è loro caratteristica principale. In queste condizioni la roccia appare con una granulosità molto fine un apparente assenza di cristalli (ossidiane, pomici, basalti).

Le intrusive si solidificano sotto la superficie terrestre. Il processo è molto più lento e questo permette ai cristalli all’interno della roccia di accrescersi (graniti, dioriti, gabbri).

Poichè esiste una notevole varietà di rocce ignee sembrerebbe logico pensare anche ad un egual numero di varietà di magmi. In realtà non è così: la grande diversificazione delle rocce ignee dipende di fatto dalle infinite possibilità che si possono verificare in un processo caotico come il raffreddamento di un magma. Infatti si distinguono due tipi principali di magmi. I magmi poveri in silicio, detti magmi basici, sono più ricchi in Fe (ferro), Mg (magnesio) e Ca (calcio); quelli ricchi in silicio, detti magmi acidi, sono caratterizzati da concentrazioni relativamente più elevate in sodio e potassio.

Le rocce sedimentarie

Questo tipo di rocce è composto da all’alterazione e dall’erosione di rocce preesistenti e da materiali organici. Questo processo avviene attraverso processi meccanici e chimici. A seconda del tipo di rocce da cui derivano i sedimenti, possiamo distinguere tre famiglie di rocce sedimentarie: le rocce detritiche, le rocce organogene, le rocce chimiche.

Le rocce sedimentarie detritiche si formano da materiale eroso e trasportato in diversi modi (fiumi, vento, forza di gravità, ecc.) e accumulato sopra terre emerse (depositi continentali) o sul fondo di bacini marini (depositi marini) o lacustri. I sedimenti sciolti si trasformano in roccia attraverso lunghi processi di compattazione e litificazione. I singoli granuli che compongono le rocce sedimentarie detritiche possono essere di qualsiasi natura, a seconda che l’erosione iniziale abbia interessato preesistenti rocce sedimentarie, metamorfiche o magmatiche. Esempi di rocce detritiche sono i conglomerati, le brecce, le arenarie, le argilliti e le marne.

Le rocce sedimentarie chimiche o biochimiche derivano dalla presenza in soluzione nell’acqua di minerali derivanti dall’alterazione di preesistenti rocce o di organismi. Al variare delle condizioni fisiche della soluzione (ad esempio, un aumento di temperatura o l’evaporazione di un bacino) i minerali precipitano. Sono comprese in questo gruppo le evaporiti (gessi, salgemme), i carbonati (calcari e dolomie) e le rocce silicee (selci e diaspri).

Le rocce sedimentarie organiche sono formate da materiale organico, principalmente resti di vegetazione, e mancano di minerali, inorganici per definizione. Appartengono a questo gruppo i cosiddetti carboni (torba, lignite, carbone bituminoso, antracite), i calcari, le dolmie, i radiolariti e le selci.

Le rocce metamorfiche

Tutte le rocce sottoposte a condizioni fisiche e chimiche diverse da quelle in cui si sono formate possono subire trasformazioni. In particolare se soggette ad elevate pressioni e/o temperature vanno incontro al processo di trasformazione detto metamorfismo.

Le variabili principali che entrano in gioco in questo processo sono quattro:
• pressione – determina la deformazione dei minerali e ne controlla l’accrescimento;
• temperatura – l’agitazione termica dei reticoli consente lo scambio di atomi, ioni e molecole, determinando la trasformazione di alcuni minerali in altri. Inoltre si può verificare la ricristallizzazione di alcune fasi minerali, senza che si raggiunga la fusione del materiale;
• acqua e/o gas – sono i principali agenti trasportatori di elementi chimici nuovi che determinano la formazione di minerali nuovi o di alterazione;
• tempo – la ricristallizzazione allo stato solido necessita di tempi lunghissimi per compiersi interamente.

Le rocce metamorfiche si classificano in base alla composizione chimica delle rocce originarie (protoliti):
• rocce di derivazione argillosa e argilloso/arenacea
• rocce di derivazione arenacea
• rocce di derivazione calcarea
• rocce di derivazione magmatica acida
• rocce di derivazione magmatica basica ed ultrabasica

Il concetto di “ciclo delle rocce”.

In natura il materiale roccioso viene continuamente riutilizzato nel ciclo litogenetico, come da schema seguente.
L’ erosione e l’alterazione da parte degli agenti atmosferici delle rocce presenti sulla superficie della crosta terrestre crea i sedimenti. Questi si depositano e “litificano” (si compattano in roccia). Possono riaffiorare in superficie ed essere nuovamente esposti all’erosione oppure metamorfizzarsi attraverso calore e pressioni all’interno della crosta terrestre dando origine alle rocce metamorfiche. A loro volta anche queste possono rifondersi a contatto con il magna del mantello o riaffiorare e venire nuovamente erose. D’altro canto il magma può solidificare (dando origine alle rocce ignee) anche queste possono salire in superficie (ed essere erose) o restare all’interno della crosta e metamorfizzarsi per tare origine a nuove rocce metamorfiche. Erosione e calore interno della terra sono i due “motori” che danno vita al ciclo.

Esperienza pratica

Durante il raffreddamento delle rocce ignee si ha la formazione di cristalli. Le forme e i colori dei cristalli sarà dettata dalla natura dell’elemento predominate all’interno della roccia. La cristallizzazione è un processo lento che richiede milioni di anni. Ogni molecola e ogni cerca il suo posto nel reticolo cristallino dando vita a cristalli dalle affascinanti forme geometriche. Ricreeremo questo processo cercando di velocizzare il processo di cristallizzazione e usando due elementi facilmente reperibili: lo zucchero e il sale.

Cosa serve

• Zucchero (almeno 1/2 kg)
• Sale (almeno 1/2 kg)
• Una piccola casseruola
• Due recipienti trasparenti delle dimensioni di un bicchiere o poco più grandi (meglio se di plastica)
• Pellicola trasparente
• Molta pazienza

Lo scopo dell’esperimento è creare una soluzione di acqua e sale (oppure acqua e zucchero) in condizione di “saturazione”. Per ottenere queste condizioni mettiamo un po’ di acqua in un pentolino e cominciamo a scaldarla sul fornello (a fuoco molto basso). Cominciamo a sciogliere lo zucchero (o il sale, il procedimento è identico) mescolando con un cucchiaio e aggiungendolo un po’ alla volta. Quando tutto lo zucchero che abbiamo messo è sciolto nell’acqua, ne aggiungeremo altro. Arriveremo ad un punto in cui, pur continuando a mescolare la soluzione, non riusciremo a sciogliere lo zucchero, che resterà sul fondo. Queste sono le condizioni di “saturazione”. A questo punto togliamo dal fuoco la nostra soluzione e la versiamo nel nostro recipiente trasparente (o bicchiere). Possiamo lasciare un pizzico di sale grosso (o di zucchero a seconda ci cosa stiamo usando) all’interno del bicchiere. Questo servirà da “catalizzatore” accelerando il processo. Dovremo coprire il bicchiere con la pellicola, in modo che l’acqua non evapori completamente.

Possiamo ripetere questo esperimento sia con il sale che con lo zucchero o anche con una combinazione dei due insieme.
Adesso lasciamo il bicchiere in un posto tranquillo. Non dovremo toccarlo per diverso tempo. Questo per lasciare il tempo ai cristalli di formarsi senza che la soluzione si muova. Dopo 2 settimane avremo già dei cristalli formati e facilmente distinguibili. Maggiore sarà il tempo in cui lasceremo la soluzione a riposo, maggiori saranno le dimensioni dei cristalli.
Lo zucchero (che è una molecola organica) darà dei cristalli di forma simile a quelli di quarzo (appuntiti e a base esagonale). Il sale invece darà dei cristalli di forma cubica.
Se avete provato a creare la soluzione mista sale-zucchero, si formeranno agglomerati di cristalli di sale intercalati tra quelli di zucchero.