Tipi di rocce naturali: classificazione e proprietà
Scoprite nel materiale che abbiamo preparato per voi quali sono i tipi di rocce naturali che potete utilizzare in casa, ma anche come si classificano e quali proprietà hanno.
I principali tipi di rocce naturali
Il calcare
Il marmo
Ardesia
Travertino
Il granito
Note di petrologia
Che cos'è la roccia?
Come vengono classificate le rocce?
Tipi di rocce dal punto di vista genetico
Rocce magmatiche
Rocce metaforiche
Rocce sedimentarie
Descrizione delle rocce: cosa bisogna sapere su di esse?
Il granito
Basalto
Marmo
Ardesia (scisto argilloso)
Calcare/Travertino
Arenaria
Principali tipi di rocce naturali
Il calcare
Il calcare, noto anche come calcare, è una roccia sedimentaria formata in gran parte da minerali di calcite. In alcuni casi il carbonato di calcio può essere precipitato direttamente dall'acqua di mare, ma più spesso si forma dai fossili di creature marine. Questi gusci possono essere interi o spezzati in piccole particelle. Esistono molti tipi di calcare, che si differenziano per colore, porosità e durata. Il calcare è resistente all'umidità, ma sensibile alle soluzioni acide. A causa della sua porosità, questa pietra deve essere protetta dalle sostanze acide e dall'acqua applicando uno strato di impermeabilizzante.
MARMO
Il marmo è una pietra metamorfica. Come il travertino, il marmo è una varietà di calcare, ma ci sono molte differenze tra le due pietre naturali. Essendo una roccia di acqua salata, le cave di marmo si trovano vicino al mare. Per questo motivo il marmo è generalmente associato alle antiche culture di Roma e Grecia. Tuttavia, esistono anche fonti di marmo lontane dal mare, come negli Stati Uniti e in Germania. Ha una densità maggiore rispetto al travertino e si trova in una più ampia varietà di colori. Oltre al marmo bianco, che è il più comune di tutti i tipi, esistono anche il blu, il verde, il nero e altre tonalità. Uno degli edifici più famosi realizzati in marmo è il palazzo Taj Mahal in India.
Proprietà fisiche generali del marmo:
Le proprietà fisiche del marmo comprendono la durezza, la densità, la compressione, ecc. La maggior parte dei marmi (con pochissime eccezioni) presenta le seguenti caratteristiche:
Durezza : 3 - 4 sulla scala Mohs
Densità : 2,55 - 2,7 Kg/cm³
Resistenza alla compressione : 70 - 140 N/mm²
Modulo di rottura: 12-18 N/mm²
Assorbimento d'acqua: inferiore allo 0,5%.
Porosità: molto bassa
In termini di proprietà chimiche, i marmi sono rocce cristalline composte principalmente da calcite, dolomite o serpentino, insieme ad altri componenti minori che variano da origine a origine.
arenaria (it: ardesia)
L'ardesia è una roccia metamorfica che si è formata e indurita ad alte temperature sotto la pressione della crosta terrestre, diventando una pietra durevole e resistente. Anche se l'ardesia si trova più spesso in colori scuri, ha una vasta gamma di sfumature. Il colore dell'ardesia dipende molto dal luogo di estrazione: rosso, crema, ocra, verde, grigio e nero. A seconda del luogo di estrazione, l'ardesia presenta una grana molto fine, diverse texture e persino diversi motivi. Non esistono due lastre di ardesia uguali. Non si macchia e non assorbe l'umidità. È necessario impermeabilizzare la superficie per mantenere il più a lungo possibile un aspetto gradevole.
Proprietà fisiche generali dell'ardesia:
Densità media: 2,6 - 2,8 t/m3 (l'ardesia è una roccia compatta).
Assorbimento d'acqua: 0,1 - 0,6 % (molto basso, l'ardesia ha subito una notevole disidratazione attraverso la compattazione, la sua porosità è bassa; tuttavia, l'ardesia necessita di impermeabilizzazione)
Durezza sulla scala MOHS: 6-7 (l'ardesia è una roccia abbastanza dura; il diamante è considerato il più duro e ha un valore di 10)
Porosità: bassa (dovuta a una notevole compattazione durante la formazione)
Isolante: sì (elettrico)
Colore: varia a seconda della composizione mineralogica (dal nero, quando contiene materiale organico, al rosso, quando contiene ossidi di ferro); nero, grigio, verde, screziato (l'ultimo è il più ricercato e apprezzato), raramente colori chiari.
Composizione mineralogica: spesso composta da quarzo e minerali argillosi (muscovite o illite) a cui si aggiungono, in proporzioni variabili, altri minerali (biotite, clorite, ematite - che conferiscono all'ardesia un colore verde o rossastro).
Composizione organica: l'ardesia nera contiene materia organica animale e vegetale; a volte sono presenti fossili a causa del basso grado di metamorfismo.
TRAVERTINO (it: Travertino)
Il travertino è un materiale naturale della famiglia dei calcari. È costituito da carbonato di calcio e si trova spesso come sedimento in prossimità di sorgenti calde. Il travertino è una pietra naturale molto porosa, sensibile al contatto con sostanze acide e citriche e alla pulizia. Si consiglia di impermeabilizzare la superficie del travertino per proteggerla da macchie accidentali. Il Colosseo di Roma è uno degli edifici più famosi realizzati prevalentemente in travertino. Il suo nome deriva dalla parola italiana "travertino", derivata dall'antico nome romano Tibur (oggi Tivoli), una città vicino a Roma dove il travertino è stato estratto per secoli.
GRANITO
Il granito è una roccia magmatica massiccia a grana grossa, con cristalli di pochi millimetri. Si forma a grandi profondità ed è composto da quarzo, feldspato o minerali di colore scuro. Gli elementi che definiscono il colore delle lastre di granito: grigio, bianco, nero, rosa, blu, giallo o rosso. Esistono lastre di granito molto simili al marmo, ma rispetto a quest'ultimo il granito è più resistente ai graffi, agli acidi e al fuoco. Per le sue qualità, questa pietra naturale è stata utilizzata in edilizia per migliaia di anni. La parola deriva dal latino "granum" che significa seme piccolo e duro (in rumeno ha dato la parola "grana").
Proprietà fisiche generali del granito:
= la densità media è compresa tra 2,65 e 2,75 g/cm3 , valori che richiedono una permeabilità e un assorbimento d'acqua molto bassi (0,1 - 0,6 %);
- la resistenza alla compressione è molto elevata - circa 200 MPa (megapascal) o 140 - 210 N/mm²;
- la temperatura di fusione del granito è compresa tra 1215 e 1260 °C;
- durezza sulla scala Mohs: 6 - 7.
Note sulla petrologia
Poiché le rocce e i minerali hanno una grande importanza economica e pratica, il loro studio è stato a lungo una necessità. È nata così una vera e propria scienza della Terra con molti campi di approccio: la Geologia. Tra le branche della Geologia c'è la Petrologia, un campo complesso e vasto di analisi delle rocce.
La petrologia è una branca della geologia che si occupa dello studio petrogenetico e petrografico delle rocce:
- La petrogenesi è un settore della petrologia che si occupa dei complessi problemi della genesi delle rocce magmatiche, metamorfiche e sedimentarie e della sequenza dei processi genetici che hanno portato alla loro formazione;
- la petrografia è una disciplina della petrologia che mira a inventariare, classificare e descrivere le rocce in termini di costituzione mineralogica, struttura e tessitura.
La petrologia, a sua volta, si divide in base al settore della crosta terrestre che studia:
- petrologia endogena (comprende lo studio delle rocce magmatiche e metamorfiche);
- petrologia sedimentaria (lo studio delle rocce formatesi nei bacini sedimentari della superficie terrestre);
- petrologia delle rocce della crosta profonda.
Che cos'è la roccia?
La roccia è un aggregato minerale eterogeneo, generalmente poliminerale (può anche essere monominerale), formato da processi naturali all'interno della crosta terrestre o sulla sua superficie, caratterizzato da composizione mineralogica, struttura e tessitura ben definite.
I criteri utilizzati nelle classificazioni generali delle rocce si riferiscono all'intervallo di formazione rispetto alla superficie topografica, ai processi genetici che ne controllano la formazione e alla composizione chimico-mineralogica.
Come vengono classificate le rocce?
A seconda dell'intervallo di formazione rispetto alla superficie topografica, vengono classificate come segue:
- le rocce endogene si formano sotto il controllo di processi endogeni all'interno della crosta terrestre (magmatici e metamorfici) Esempi: granito, basalto, andesite, marmo, ardesia
- le rocce esogene si formano in bacini sedimentari sulla superficie terrestre sotto il controllo di processi esogeni. Esempi: calcare, dolomite, travertino, arenaria, argilla.
Dal punto di vista genetico, a seconda dei principali tipi di processi che portano alla formazione degli aggregati minerali, si distinguono:
- rocce magmatiche - sono generalmente aggregati poliminerali, silicati, formati dal consolidamento di magmi all'interno della crosta (rocce intrusive) o alla sua superficie (rocce effusive);
- rocce metamorfiche - sono aggregati polimerici o monominerali formati dalla ricristallizzazione di rocce preesistenti allo stato solido (= sabbiatura) sotto l'azione di fattori dinamici (prevalentemente pressione), termici (prevalentemente temperatura) o dinamo-termici (pressione e temperatura);
- rocce sedimentarie - sono aggregati che si formano in bacini sedimentari alla superficie terrestre, sottomarini o subaerei, sotto l'azione di processi esogeni: fisici (agenti atmosferici, trasporto, accumulo, ecc.), chimici (precipitazione chimica, agenti atmosferici, ecc.) e biotici (biochimici, bioaccumulo, ecc.).
Tipi di rocce dal punto di vista genetico
Rocce magmatiche
Le rocce magmatiche, in senso lato, comprendono sia le rocce formate dal consolidamento di magmi in profondità sia le lave in superficie.
Il magma è un sistema naturale multicomponente, stabile a temperature superiori a 6500ºC, costituito da una fase liquida (assimilabile alla composizione di un silicato fuso), una fase gassosa (costituita da elementi volatili) e una fase solida. Le rocce magmatiche (dette anche plutoniche o di profondità) si formano dai magmi per raffreddamento.
I magmi più comuni sono quelli silicatici (con SiO2 superiore al 30%), ma in natura si trovano anche magmi di carbonato, solfuro e ossido in piccole proporzioni.
I magmi silicatici sono classificati in base al loro contenuto di silice in:
- magmi acidi, contenenti più del 63% di SiO2 (percentuale in peso);
- magmi neutri, con 52% e 63% di SiO2;
- magmi basici, al di sotto del 52% di SiO2. Nei magmi basici è disciolta una grande quantità di sostanze volatili, che conferiscono loro una maggiore fluidità rispetto ai magmi acidi.
La lava è un magma che raggiunge la superficie e si rovescia, perdendo parte delle sue sostanze volatili. La lava dà origine a rocce vulcaniche (effusive) che, come i magmi, possono essere acide, neutre o basiche. Le lave basiche sono più calde e fluide, mentre quelle acide sono più fredde e viscose.
Il consolidamento di magmi e lave porta alla formazione di rocce plutoniche e vulcaniche composte da fasi minerali solide cristalline o amorfe (vetrose).
Classificazione delle rocce magmatiche
Le rocce magmatiche e vulcaniche sono classificate secondo diversi criteri. I più comuni si riferiscono a:
a. l'intervallo di solidificazione rispetto alla superficie topografica della terra;
b. composizione chimica (acidità - basicità, a seconda della quantità di silice);
c. struttura della roccia (grado di cristallinità, cioè rapporto tra volume cristallizzato e volume non cristallizzato della massa rocciosa; dimensione dei cristalli);
d. composizione mineralogica (in base alla partecipazione percentuale di quarzo, feldspati potassici, feldspati plagioclasi e feldspati).
a. In base all'intervallo di solidificazione delle rocce rispetto alla superficie topografica, si classificano in:
- rocce plutoniche (magmatiche, intrusive) - solidificate al di sotto della superficie topografica;
- rocce vulcaniche (effusive) - solidificate in superficie.
Le rocce plutoniche sono caratterizzate da strutture faneritiche e olocristalline, dovute al fatto che sono state consolidate a grandi profondità, dove la variazione di temperatura e pressione era lenta, il che ha permesso la completa cristallizzazione del magma e un tempo fisico più lungo per la crescita dei cristalli rispetto alla superficie.
Al contrario, le rocce vulcaniche formatesi in superficie/vicino alla superficie sono caratterizzate da strutture ialine, afanitiche o profitiche, che sono caratteristiche di un raffreddamento molto più rapido rispetto al dominio subsuperficiale.
Ogni roccia intrusiva ha una controparte superficiale (effusiva) simile per composizione chimica ma diversa per aspetto cristallino.
b. In termini di composizione chimica, in base al contenuto di SiO2, le rocce magmatiche sono classificate come:
- acide con contenuti di SiO2 superiori al 63%, in cui il quarzo è associato a minerali come feldspati, micas, anfiboli, ecc;
- neutri con contenuti di SiO2 compresi tra il 52% e il 63%, in cui il quarzo libero è assente o presente in quantità ridotta, ma la percentuale di silicati ferromagnesiaci aumenta (ad esempio, l'andesite);
- basico caratterizzato da un contenuto di SiO2 del 45-52 %, privo di quarzo ma ricco di silicati ferromagnesiaci (es. basalto);
- ultrabasici, caratterizzati da contenuti di SiO2 compresi tra il 30 e il 45% e dalla prevalenza di olivina, come nella peridotite. Sono noti nel dominio continentale solo in aree crostali profonde, al contatto della crosta con l'astenosfera e nel dominio dei rift oceanici.
c. In base alla struttura, le rocce magmatiche sono classificate come segue:
c.1. Per grado di cristallinità, in particolare per la percentuale di vetro:
- Le rocce olocristalline hanno tutta la loro massa completamente cristallizzata, come le rocce plutoniche (graniti, gabbri, ecc.);
- rocce ipocristalline composte sia da cristalli che da vetro, come nel caso di alcune rocce effusive (andesite, riolite, ecc.);
- rocce ialine (vetrose = vitree) che presentano una massa vetrosa e priva di cristalli, come il vetro vulcanico, l'ossidiana e la pomice.
c.2. Per dimensione assoluta dei cristalli:
- Rocce faneritiche con cristalli visibili a occhio nudo, di dimensioni superiori a 0,2 mm;
- rocce afanitiche con cristalli invisibili a occhio nudo, più piccoli di 0,2 mm.
Rocce metaforiche
Per effetto della dinamica litosferica (la dinamica della crosta terrestre), alcuni volumi rocciosi giungono in condizioni di pressione e temperatura nettamente diverse da quelle in cui si sono originati, subendo una serie di trasformazioni allo stato solido, dando origine a un'altra categoria di rocce, note come rocce metamorfiche.
L'insieme delle trasformazioni allo stato solido con cui le rocce preesistenti tendono ad adattarsi a nuove condizioni di pressione e temperatura è chiamato metamorfismo. Questo processo dà origine alle rocce metamorfiche.
Il metamorfismo è la trasformazione allo stato solido di una roccia preesistente (protolite) in una nuova roccia (metamorfite). La metamorfite si differenzia dal protolite per la struttura petrografica, la composizione mineralogica e la composizione chimica. Il protolite può essere rappresentato da qualsiasi tipo di roccia preesistente nella crosta: magmatica, sedimentaria o anche metamorfica.
Gli effetti dei processi metamorfici sono i seguenti:
- cambiamento della struttura petrografica, sia per il riarrangiamento spaziale dei cristalli del protolite, sia per la variazione della forma e delle dimensioni dei cristalli;
- variazione della composizione mineralogica del protolite, mentre la chimica complessiva rimane costante nel protolite e nella metamorfite;
- variazione della composizione chimica complessiva del protolite (meno frequentemente).
Nella crosta, con l'aumentare della profondità, cambiano la temperatura, la pressione (litostatica e di stress) e la composizione dei fluidi. Questi parametri sono i principali fattori di controllo del metamorfismo.
La temperatura
È un fattore molto importante nel metamorfismo. Aumenta con la profondità, provocando il riscaldamento delle rocce.
Le temperature a cui avvengono i processi metamorfici vanno da 200°C a 1000°C. Le temperature inferiori a 200°C caratterizzano le aree in cui avviene la diagenesi dei sedimenti (la trasformazione dei sedimenti in rocce sedimentarie), mentre le prime trasformazioni in argille avvengono a 200°C e la fusione delle rocce anidre (il processo di anatessi) inizia a oltre 1000°C. A seconda del valore di temperatura compreso tra i due limiti di variabilità, si possono definire quattro fasi (gradi) di metamorfismo:
- basso (ankymetamorphism) tra 200 e 400°C - fillite, ardesia;
- medio, tra 400°C e 600°C - sisti verdi;
- alto, 600-650°C - anfiboliti, gneiss, marmi;
- molto elevato, 650-700°C vicino all'anatessi, chiamato ultrametamorfismo.
La pressione
Le pressioni a cui avviene il metamorfismo vanno da pochi bar (atmosfere) vicino alla superficie terrestre a circa 10 kilobar (10000 atm) a profondità di circa 35 km.
Si possono distinguere tre tipi di metamorfismo in termini di condizioni bariche:
- basso, fino a 2-4 Kilobar, quando si verifica una debole ricristallizzazione, si formano filladi, ardesie e ardesia;
- media, 4-7 Kilobar, con forte ricristallizzazione, come nelle anfiboliti;
- alta e altissima pressione, oltre i 7 kilobar, quando si formano gneiss, graniti-gnaiss, ecc.
La pressione, come fattore di metamorfismo, può essere di due tipi:
- pressione litostatica - è uno dei fattori con un'azione generale e costantemente crescente con la profondità, dovuta al peso crostale della colonna di roccia sovrastante. Questa pressione comprime un corpo ma non lo deforma. Il suo aumento in profondità ha l'effetto di modificare la densità della roccia;
- pressione orientata (stress) - è deformante, perché agisce preferenzialmente in una particolare direzione. L'adattamento alle sollecitazioni si ottiene frammentando le rocce lungo il pendio, un processo chiamato cataclasi (le rocce risultanti sono chiamate cataclasiti), o riorientando i minerali in direzioni perpendicolari alla direzione di azione della sollecitazione. Il riorientamento dei minerali in piani paralleli, perpendicolari alla direzione di azione delle sollecitazioni, determina la comparsa di scistosità, una delle principali caratteristiche diagnostiche di molte rocce metamorfiche. Per questo motivo, per le rocce metamorfiche è stato utilizzato il nome ristretto di sistemi cristallini;
I fluidi
I fluidi catalizzano le reazioni chimiche, aumentandone la velocità; sono i vettori che assicurano la "migrazione" dei componenti chimici e costituiscono un fattore di trasformazione chimica e mineralogica.
La struttura delle rocce metamorfiche dipende dal grado e dal tipo di metamorfismo. L'emergere e l'accrescimento di cristalli allo stato solido attraverso la ricristallizzazione metamorfica è chiamato blasting e le strutture risultanti sono dette cristalloblastiche. È possibile distinguere la forma dei cristalli e il rapporto tra di essi:
- strutture granoblastiche rappresentate da cristalli granulari con dimensioni quasi uguali nelle tre direzioni (isometriche), ad esempio il marmo;
- strutture lepidoblastiche (lepidos = squame) - cristalli fogliosi o squamosi disposti parallelamente l'uno all'altro, simili a squame di pesce, una struttura comune nei micascisti (sistemi cristallini di mica);
- strutture nematoblastiche in cui i cristalli prismatici allungati sono orientati parallelamente dando alla roccia un aspetto fibroso (anfiboliti);
La tessitura, cioè la distribuzione spaziale dei minerali che la compongono, può essere:
- scistosa, costituita da minerali duri disposti lungo piani paralleli, come ad esempio nei micascisti e nelle ardesie;
- massiccio, i cui minerali non hanno un orientamento preferenziale, ad esempio quarzite, marmo.
Fattori di controllo del metamorfismo
A seconda dell'intensità del metamorfismo, si possono distinguere due grandi categorie di rocce:
- rocce con un basso grado di metamorfismo, in cui il protolite è facilmente riconoscibile, motivo per cui il prefisso "meta" viene aggiunto al nome della roccia iniziale; ad esempio metabazalto, metagranito, ecc;
- rocce metamorfiche avanzate che non conservano la struttura petrografica del protolite e talvolta anche la sua chimica. Tra queste metamorfiti ricordiamo:
- hornfels - rocce metamorfiche isotrope, microgranulari, mineralogicamente diverse;
- skarne - rocce solitamente isotrope composte principalmente da silicati calcici;
- marmi - formati da grandi cristalli di calcite;
- quarziti - rocce prevalentemente quarzitiche;
- gneiss - rocce scistose composte principalmente da feldspati e micas;
- micascisti - rocce scistose composte principalmente da micas e quarzo;
- filladi - rocce scistose fini composte da fillosilicati;
- scisti verdi - rocce scistose composte da albite e un minerale verde (clorite, epidoto);
- anfibolite - rocce scistose composte da orneblenda e feldspato plagioclasio;
- eclogiti - rocce con densità elevata, superiore a 3,3 g/cm.
Rocce sedimentarie
Processi e fenomeni esogeni (provenienti dalla superficie terrestre) che causano la disgregazione (distruzione fisica) e l'alterazione (distruzione chimica) delle rocce che costituiscono le forme positive del rilievo terrestre, il trasporto dei frammenti derivanti dalla disgregazione delle rocce preesistenti e la loro sedimentazione (accumulo) in aree depressorie, dette bacini di sedimentazione. L'accumulo di frammenti dà origine a rocce clastiche (ghiaie, sabbie, limi, banchi, conglomerati, arenarie, siltiti, marne, argille). Allo stesso tempo, nei bacini hanno luogo diversi processi chimici e biochimici, che formano rocce a precipitazione chimica (calcari, dolomie, silicoliti, evaporiti, ecc.) e rocce biotiche (calcari organogeni, silicoliti, carboni, petrolio, gas, ecc.).
Successivamente al processo di accumulo, i sedimenti subiscono trasformazioni fisico-chimiche di compattazione, cementazione, ecc. note come processi diagenetici. In seguito ai processi diagenetici, i sedimenti si trasformano in rocce sedimentarie.
A causa della diversità delle condizioni di formazione e dei numerosi processi che contribuiscono alla petrogenesi sedimentaria, la classificazione delle rocce sedimentarie è complicata. Di solito, i criteri di classificazione delle rocce sedimentarie fanno riferimento a: processi genetici e composizione chimico-mineralogica.
Classificazione sedimentaria
A seconda dei processi genetici predominanti che controllano la formazione delle rocce sedimentarie, si distinguono i seguenti tipi: rocce clastiche (epiclastiche e piroclastiche), rocce chimiche (precipitazione e alterazione chimica) e rocce biotiche (biocostruzione e bioaccumulo).
a. Rocce clastiche
Le rocce epiclastiche (detritiche) si sono formate in seguito all'accumulo nei bacini sedimentari di clasti (detriti) derivati dall'azione di processi fisico-meccanici su rocce preesistenti nelle aree di provenienza (magmatiche, sedimentarie, metamorfiche). A loro volta, sono classificati in base alle dimensioni dei loro componenti (clasti) e al grado di consolidamento (cementazione).
a.2. Le rocce piroclastiche sono costituite da materiale espulso nell'aria a seguito di un'attività vulcanica esplosiva e poi trasportato in bacini dove avviene la sedimentazione. Questa categoria comprende tufi, tufiti, agglomerati piroclastici, brecce vulcaniche, ecc.
b. Le rocce biotiche (organogene) si formano sia per accumulo in situ di bioclasti (resti di organismi marini, di solito conchiglie, o detriti vegetali, ecc.) dando luogo a rocce di bioaccumulo (come fanghi, torbe, carboni, ecc. ), o attraverso l'attività di organismi di barriera (coralli, briozoi, alghe calcaree, batteri, ecc.), dando origine a rocce di biocostruzione (come calcari di barriera, calcari stromatolitici, calcari algali, ecc.)
Le rocce organogene sono classificate in base al loro comportamento di combustione in:
- acaustobioliti (rocce organogene non combustibili), che comprendono calcari di scogliera, diatomiti, radiolari, spongoliti, ecc;
- caustobioliti, che rappresentano rocce combustibili come torbe, carboni, carbone e gas naturale.
c. Rocce chimiche
Le rocce di precipitazione chimica derivano dalla concentrazione di soluzioni (sovrasaturazione), che può verificarsi in seguito a emissioni vulcaniche sottomarine, evaporazione in zone aride, intensa attività biogenica, ecc.
A seconda del campo in cui si sono formati, si possono distinguere due categorie:
- continentali, formati da precipitazioni in endocarso (calcari di precipitazione che compongono gli speleotemi: stalattiti, stalagmiti, drappeggi, ecc.), intorno alle sorgenti (tufi calcarei, travertini), e dal corteo di rocce formate da precipitazioni chimiche nei laghi continentali in zone carenti d'acqua (gesso, anidrite, salgemma, ecc.);
- marine, derivanti da una sovraconcentrazione in bacini marini con circolazione limitata (gesso, anidrite, siltite, carnallite, ecc.), o per altre vie (calcare, silicolite, ecc.).
d. Le rocce residuali si formano come risultato dell'alterazione chimica e biochimica e dell'accumulo in situ di minerali duri e solubili (bauxite, laterite, terreni).
Classificazione chimico-mineralogica
In base alla composizione chimico-mineralogica, si distinguono i seguenti tipi di roccia:
a. Carbonato - rappresentato da rocce biocostruite (calcari di scogliera), e bioaccumulate (gesso, marna con globigerite, ecc.) o bioclastiche (calcareniti, costituite da bioclasti di dimensioni sabbiose);
b. argillosi - composti da allumosilicati idrati: caolino, bentonite, varie argille illitiche, montmorillonite, ecc;
c. Alluminosi - formati da accumuli residui (bauxiti);
d. Cloruri - derivanti dalla precipitazione da soluzioni sovrasature (salgemma, silice, ecc.);
e. Silicei - formati dall'accumulo di test di organismi silicei (diatomite, radiolarite, menilite, diaspro);
f. Solfato - derivante dalla precipitazione di acque marine o lacustri in zone aride (gesso, anidrite);
g. Ferruginoso - costituito principalmente da limonite ed ematite;
h. Manganoso - croste di psilomel;
j. Fosfatiche - si formano meno frequentemente (fosforiti).
Descrizione delle rocce: cosa bisogna sapere su di esse?
Il GRANITO è una roccia magmatica intrusiva, di consistenza granulosa (il nome granito deriva dalla parola latina granum che significa granello, ghiaia) e completamente cristallina (olocristallina). I cristalli sono visibili a occhio nudo (roccia faneritica).
MODALITÀ DI FORMAZIONE
Il magma che penetra dall'astenosfera nella crosta terrestre è inizialmente basico. Questo magma forma enormi sacche all'interno della crosta chiamate batholiths. Con la fusione delle rocce che ospitano i batoliti, la chimica del magma passa da basica ad acida (aumenta la concentrazione di quarzo). Il raffreddamento a lungo termine di questi magmi acidi porta alla formazione di rocce magmatiche la cui proprietà principale è la completa cristallizzazione.
LE PROPRIETÀ
Dal punto di vista chimico, il granito è una roccia acida che ha nella sua composizione almeno il 20% di quarzo (SiO2) e più del 65% di feldspati alcalini (silicati di potassio e sodio). Il colore del granito varia dal bianco, al rosa, al grigio ed è imposto dalla composizione mineralogica. I colori più chiari della massa rocciosa appartengono al quarzo e ai feldspati alcalini, quelli più scuri alla biotite (varietà di mica nera) e all'orneblenda (varietà di silicato del gruppo degli anfiboli).
Il granito si presenta come una roccia massiccia (senza evidenti strutture interne), di peso elevato e molto dura, con un ampio utilizzo nella storia dell'uomo, soprattutto come materiale da costruzione. La sua massività, il peso elevato e la durezza sono indicati anche dalle sue eccezionali proprietà fisiche:
- la densità media è compresa tra 2,65 e 2,75 g/cm3 , valori che richiedono una permeabilità e un assorbimento d'acqua molto bassi (0,1-0,6%);
- la resistenza alla compressione è molto elevata - circa 200 MPa (megapascal) o 140 - 210 N/mm²;
- la temperatura di fusione dei graniti è compresa tra 1215 e 1260 °C;
- durezza sulla scala Mohs: 6 - 7;
- resistenza agli agenti atmosferici.
USI
Vari usi (grazie alle proprietà sopra citate, il granito ha un'ampia gamma di impieghi: materiale da costruzione, edifici, ponti, pavimentazioni, monumenti e molti altri progetti per esterni. Negli interni, le lastre e le piastrelle di granito levigato sono utilizzate per piani di lavoro, pavimenti piastrellati, gradini o altri usi pratici e decorativi).
Primi utilizzi: materiale da costruzione per piramidi, templi, mausolei (poiché nell'antichità la finitura del granito era quasi impossibile, si utilizzavano solo blocchi di varie dimensioni man mano che venivano estratti). Usi moderni: pietre tombali, lapidi, pietre squadrate (spessori diversi per usi diversi), pietre da pavimentazione, piani di lavoro per cucine, ecc.
ORIGINE
Il granito è una roccia comune in tutto il mondo. I Paesi con la maggiore produzione ed esportazione sono Cina, India, Italia, Brasile, Svezia e Spagna.
In Romania, la più grande cava di granito si trova a Iacobdeal, nella contea di Tulcea, conosciuta fin dall'occupazione turca. Il granito estratto è di colore grigiastro, con sfumature rosa o rosate con macchie nere o blu-verdastre (chiamato granito di Iacobdeal, che insieme al granito di Macin è il granito più noto della Romania).
BAZALT
Il BAZALTO è una roccia vulcanica formata dal rapido raffreddamento di lava basaltica (proveniente da profondità molto elevate) alla superficie della crosta o in prossimità di essa. È una roccia molto comune sui fondali oceanici (forma la cosiddetta crosta oceanica). Sui continenti è comparsa solo dove si sono verificate fratture profonde, fratture che hanno attraversato la crosta continentale e raggiunto l'astenosfera (famose sono le enormi fuoriuscite di basalto in India, Siberia, Brasile, Argentina, Africa orientale, Hawaii, Islanda).
Il rapido raffreddamento delle lave basaltiche rende il basalto una roccia afanitica (cristalli invisibili a occhio nudo), talvolta ipocristallina (una massa vetrosa con cristalli intrappolati).
MODALITÀ DI FORMAZIONE
Sotto la crosta terrestre esiste una guaina vascolare di magmi basici e ultrabasici chiamata astenosfera. Attraverso profonde fessure nella crosta o al contatto tra due placche tettoniche (placca tettonica = pezzo di crosta che "galleggia" sull'astenosfera), la materia dell'astenosfera può raggiungere la superficie dove si raffredda improvvisamente e forma una roccia basica chiamata basalto. Le lave basaltiche, essendo povere di silice, sono molto fluide e hanno la proprietà di scorrere su distanze molto grandi, formando veri e propri campi di lava (Isole Hawaii).
Il brusco raffreddamento provoca una rapida cristallizzazione. Per questo motivo i cristalli non sono visibili a occhio nudo (roccia afanitica). Il basalto è la roccia più diffusa sul pianeta e forma la crosta oceanica (interamente) e la crosta continentale (insieme al granito, che predomina). In tempi geologici antichi, le profonde fratture che interessavano la crosta continentale raggiungevano l'astenosfera permettendo ai magmi basaltici di risalire in superficie. Questo ha portato alle grandi fuoriuscite di basalto che si verificano oggi in India, Brasile, Argentina e Siberia.
Il brusco raffreddamento delle lave basaltiche in prossimità della superficie crostale porta alla comparsa di una struttura basaltica specifica, la struttura colonnare (colonne di basalto con profilo esagonale nella maggior parte dei casi; possono anche avere un profilo pentagonale o quadrilatero, ma meno frequentemente). Se le lave raggiungono la superficie, la solidificazione dà l'aspetto di lastre sovrapposte, un'altra struttura specifica del basalto (detta anche basalto a lastre).
PROPRIETÀ
Colore: da grigio scuro a nero;
Lucentezza: opaca
Durezza: 6 - 7 della scala Mohs
Densità media: 3 g/cm3
Compattezza: molto alta (96%)
Porosità: molto bassa (è una roccia impermeabile)
Resistenza: resiste molto bene alle sollecitazioni fisiche (macinazione, rottura, urto), ma si altera molto facilmente in presenza di acqua e aria (a causa del ferro presente nella composizione).
Composizione chimica: oltre al SiO2 (una roccia a basso contenuto di silice 45-55%), il basalto contiene numerosi ossidi di magnesio, calcio, ferro, titanio e alluminio.
USI
Diversi usi (grazie alle sue proprietà): materiale da costruzione sotto forma di lastre, lastroni, cordoli o pietrisco (edifici, sbancamenti, fondazioni, pavimentazioni, pavimenti di cucine, bagni, corridoi), monumenti e sculture. Più recentemente, la lavorazione termica produce la cosiddetta lana minerale basaltica, un buon isolante termico utilizzato nelle case in legno. Il basalto può anche essere trasformato per fusione in fibre minerali simili a tessuti con un'ampia gamma di utilizzi (isolamento acustico, termico e antincendio).
ORIGINE
Il basalto è una roccia che si trova spesso sia sulla Terra che sugli altri pianeti tellurici del Sistema Solare (Mercurio, Venere, Marte) o sui satelliti naturali fatti di roccia (Luna).
Quantità significative di basalto si trovano in Canada, Stati Uniti, Argentina, Brasile, India, Sudafrica e Russia. In Romania, le cave più importanti sono quelle di Racos (contea di Brasov) e Lucaret (contea di Timis), oltre alle colonne di basalto di Detunatele (un'attrazione turistica sui Monti Apuseni, contea di Alba).
ROCCE METAMORFICHE
MARMO
Il marmo è una roccia metamorfica, composta prevalentemente da calcite (carbonato di calcio) e ottenuta dalla metamorfosi del calcare. Il nome deriva dal greco marmaros = brillare.
Dal punto di vista petrografico, i marmi sono calcari o dolomie con cristalli di calcite ben sviluppati a causa dei processi metamorfici subiti. I colori più comuni del marmo sono il bianco, il grigio, il grigio, il nero e il rosso, generalmente a causa delle impurità presenti (rosso e giallo da ossidi di ferro, marrone da ossidi di manganese, grigio da grafite, ecc.
MODALITÀ DI FORMAZIONE
Il marmo si forma dal calcare che cambia le sue proprietà fisiche sotto l'azione di alte temperature e pressioni nella crosta terrestre. Questi processi fanno sì che il calcare cambi la sua consistenza e il suo aspetto, un processo chiamato ricristallizzazione. I minerali risultanti dalle impurità conferiscono al marmo un'ampia varietà di colori. Il marmo più puro in termini di calcite è bianco. Il marmo contenente ematite è rossastro, quello contenente limonite è giallo e quello contenente serpentino è verde. I marmi possono essere anche neri, ma le varietà scure sono rare.
Il marmo non può essere facilmente separato in lastre di dimensioni uguali e deve essere estratto con grande attenzione. Nelle cave non si usano esplosivi, perché la roccia può frantumarsi. I blocchi di marmo vengono estratti con macchine che tagliano trincee e praticano fori nella roccia. I minatori delimitano un blocco di marmo tagliando trincee e fori. Il blocco viene spaccato con cunei e macchine speciali, i blocchi così ottenuti vengono tagliati con seghe della forma e delle dimensioni desiderate, quindi rifiniti e lucidati come richiesto.
Quindi, il marmo che vediamo e ammiriamo in diverse situazioni è il risultato di un laborioso processo di sfruttamento e lavorazione. Ma i risultati sono sorprendenti. Il marmo è la pietra naturale più ricercata per le sue proprietà fisiche, i suoi molteplici usi e il suo aspetto originale.
LE PROPRIETÀ
Le proprietà fisiche generali del marmo sono la durezza, la densità, la compressione, ecc. La maggior parte dei marmi (con pochissime eccezioni) presenta le seguenti caratteristiche:
Durezza : 3 - 4 sulla scala Mohs
Densità : 2,55 - 2,7 Kg/cm³
Resistenza alla compressione : 70 - 140 N/mm²
Modulo di rottura: 12 - 18 N/mm²
Assorbimento d'acqua: inferiore allo 0,5%.
Porosità: molto bassa
In termini di proprietà chimiche, i marmi sono rocce cristalline composte principalmente da calcite, dolomite o serpentino, insieme ad altri componenti minori che variano da origine a origine.
USI
Usi: vari (scultura, materiale da costruzione, lapidi).
ORIGINE
Il marmo si trova in molti luoghi del mondo. Il marmo più conosciuto è quello di Carrara (Italia). Quattro Paesi dominano la produzione mondiale di marmo: Italia (il maggior produttore), Cina, India e Spagna.
La più grande cava di marmo in Romania si trova nelle montagne di Poiana Rusca, nella contea di Caras-Severin. La cava Ruschita è entrata in funzione nel 1884. Il marmo estratto qui (marmo Ruschita) è bianco con sfumature rosa, blu e grigiastre, compatto (98,11%), con una struttura saccarifera medio-piccola, la cui qualità speciale è apprezzata all'estero (esportato in Francia, Italia, Stati Uniti, Germania, Austria, Ungheria, Egitto). 1.000.000 di metri cubi di marmo sono stati utilizzati per costruire la Casa del Popolo - l'attuale Palazzo del Parlamento - insieme ad altri materiali.
ARDESIA (ARDESIA ARGILLOSA)
Roccia argillosa ricca di materiale fine (argilla) e più grossolano (sabbia) con un grado avanzato di compattazione. È una roccia relativamente dura della categoria delle rocce metamorfiche, risultante dalla trasformazione in condizioni di pressione e temperatura relativamente elevate di depositi di argille e sabbie fini.
MODALITÀ DI FORMAZIONE
I materiali fini derivanti dall'erosione delle rocce all'interno dei continenti o dalle eruzioni vulcaniche (ceneri vulcaniche) vengono trasportati da vari agenti (aria, acqua, ghiacciai) e depositati nei bacini di sedimentazione (mari, oceani, laghi) sotto forma di sedimenti (banchi). Complessi processi geologici trasformano questi depositi sedimentari in rocce sedimentarie chiamate argille. La trasformazione di queste argille, in seguito alle sollecitazioni tettoniche che si verificano nelle aree di formazione delle montagne e in presenza di un debole metamorfismo, porta alla formazione dell'ardesia.
La caratteristica principale dell'ardesia è la sua avanzata sistosità, cioè la sua capacità di dividersi in fogli sottili quando è sottoposta a determinate pressioni.
Il nome deriva dalla provincia di Ardes, in Irlanda, dove fu estratta la prima ardesia e portata in Europa.
PROPRIETÀ
Densità media apparente: 2,6 - 2,8 t/m3 (l'ardesia è una roccia compatta)
Assorbimento d'acqua: 0,1 - 0,6 % (molto basso, l'ardesia ha subito una notevole disidratazione attraverso la compattazione, la sua porosità è bassa; tuttavia, l'ardesia necessita di impermeabilizzazione)
Durezza sulla scala MOHS: 6-7 (l'ardesia è una roccia abbastanza dura; il diamante è considerato il più duro e ha un valore di 10).
Porosità: bassa (dovuta all'elevata compattazione durante la formazione)
Isolante: sì (elettrico)
Colore: varia a seconda della composizione mineralogica (dal nero, quando contiene materiale organico, al rosso, quando contiene ossidi di ferro); nero, grigio, verde, screziato (quest'ultimo è il più ricercato e apprezzato), raramente colori chiari.
Composizione mineralogica: spesso composta da quarzo e minerali argillosi (muscovite o illite) a cui si aggiungono, in proporzioni variabili, altri minerali (biotite, clorite, ematite - che conferiscono all'ardesia un colore verde o rossastro) Composizione organica: le ardesie nere contengono materia organica animale e vegetale; a volte sono presenti fossili a causa del basso grado di metamorfismo.
USI
Vari usi (MATERIALE ORNAMENTALE PER INTERNI ED ESTERNI, con le proprietà sopra citate).
Primi usi: tetti, tavolette per scrivere per gli alunni, lapidi.
Usi moderni: rivestimenti interni (pavimenti, soffitti, pareti) ed esterni; ardesia flessibile (fogli sottili che possono essere applicati a varie forme curve e dare un tocco elegante, soprattutto ai mobili).
ORIGINI
La roccia si trova frequentemente in tutto il mondo.
- Il più grande produttore in Europa è la Spagna, oltre a Regno Unito e Francia.
- Il Brasile è il secondo produttore
- India (molte varietà di colore) e Cina - grandi produttori in Asia
- Romania - magazzino di ardesia a Deva
L'ardesia flessibile è un'impiallacciatura di 1-2 mm di spessore, laminata su un substrato polimerico composito, che conferisce grande flessibilità e resistenza, rendendola adatta a forme curve. Il peso varia da 2 kg/m2 a 2,2 kg/m2.
ROCCE SEDIMENTARIE
CALCARE/TRAVERTINO
Il calcare è una roccia sedimentaria, prevalentemente di origine organica, composta da calcite e aragonite (minerali di carbonato di calcio - CaCO3, ma con cristallizzazione diversa). Oltre ai minerali sopra citati, i calcari contengono anche argilla, quarzo, gesso, dolomite (carbonato di calcio e magnesio).
Come il marmo, che deriva dalla metamorfosi dei calcari, le pietre calcaree hanno colori molto vari in stretta relazione alle impurità presenti nella roccia (rosso e giallo da ossidi di ferro, grigio o nero quando contengono materia organica o manganese). Il bianco e il grigio sono i colori più comuni.
Come la maggior parte delle rocce sedimentarie, la maggior parte delle varietà di calcare contiene granuli. Nella maggior parte dei casi, questi granuli sono i resti scheletrici di organismi marini (predominano i coralli e i foraminiferi). I calcari più diffusi sulla Terra sono calcari di scogliera (le scogliere sono strutture coralline).
Alcuni calcari non contengono alcun granello, poiché si formano completamente per precipitazione chimica di calcite/aragonite. Queste rocce calcaree si formano per precipitazione di calcite dovuta alla sovrasaturazione delle acque sotterranee con carbonato di calcio. In determinate condizioni di temperatura e pressione, le acque sovrasature di calcare disciolto iniziano a precipitare, dando origine a una varietà di calcari che, a seconda della loro origine, hanno nomi diversi. Il carbonato di calcio precipitato nelle grotte o alle bocche delle sorgenti di acqua fredda è chiamato tufo calcareo, mentre il carbonato di calcio di aspetto fibroso precipitato alle bocche delle sorgenti di acqua calda è chiamato travertino.
Le reazioni chimiche che portano alla decomposizione del calcare richiedono la presenza di un acido carbonico debole nell'acqua, che è molto corrosivo per il calcare. Il carbonato di calcio a contatto con questo acido carbonico si trasforma in bicarbonato di calcio, molto solubile. Questa reazione chimica è responsabile della degradazione del calcare o del travertino. Come materiale da costruzione, il calcare più ricercato è quello che contiene una grande quantità di silice, poiché questo minerale è difficilmente solubile e la durata del calcare è maggiore. Il travertino è trattato in modo speciale per non essere degradato dalle piogge acide quando viene utilizzato come materiale per esterni.
MODO DI FORMAZIONE
Il travertino è quindi un calcare poroso formatosi per precipitazione chimica e non per processi biotici (da organismi marini). L'elevata porosità del travertino è dovuta all'incorporazione nella massa calcarea di detriti organici vegetali che, nel tempo, si decompongono e al loro posto compaiono quei vuoti nella massa rocciosa che caratterizzano il travertino. Nella moderna lavorazione del travertino, i vuoti nella superficie della roccia vengono riempiti con uno speciale cemento.
Attraverso la macinazione, il travertino acquisisce un aspetto lucido che lo avvicina al marmo. Le variazioni di colore del travertino sono più numerose di quelle del calcare. Questo aspetto lo rende una roccia da costruzione molto più ricercata del calcare (il travertino è una delle rocce con una lunghissima storia di utilizzo come materiale da costruzione, facile da lavorare e con ottimi colori).
LE PROPRIETÀ
Calcare, Travertino (stato naturale)
Durezza su scala Mohs 3 - 4 3 - 4
Densità: 2,5 - 2,7 kg/cm3 2,71 kg/cm3
Assorbimento d'acqua: meno dell'1% alto (a causa dei vuoti)
Porosità: molto bassa alta (dovuta ai vuoti)
Resistenza agli agenti atmosferici: alta (non solubile in acqua)
bassa (erosione meccanica)
IMPIEGHI
La pietra calcarea è stata utilizzata fin dall'antichità come materiale da costruzione ed è una delle rocce sedimentarie più diffuse al mondo (le piramidi d'Egitto sono costruite con blocchi di calcare, le chiese e i castelli del Medioevo, i palazzi delle banche, le stazioni ferroviarie dal XIX al XX secolo). L'uso della pietra calcarea è molto vario, dall'industria del cemento all'agricoltura (come ammendante calcareo per ridurre l'acidità del suolo) e all'industria farmaceutica (dentifrici, farmaci).
Anche il travertino ha un uso antico. La più antica cava di cui si abbia notizia si trova in Italia (cava di Tivoli, conosciuta fin dall'Impero Romano, la cui roccia è stata utilizzata per acquedotti, viadotti, templi, terme romane, anfiteatri come il Colosseo). L'aspetto gradevole del travertino (molte varietà di colori che si alternano come strisce) ne ha fatto un uso prevalentemente ornamentale (pavimentazioni, facciate di edifici, piani di lavoro di cucine o bagni, rivestimenti di pareti interne). Facile da lavorare, la sua presentazione moderna come materiale da costruzione è quella di lastre di spessore variabile a seconda degli usi.
ORIGINI
Il travertino è presente in molti Paesi. L'Italia detiene il monopolio del mercato del travertino grazie alla sua elevata produzione e qualità. Segue la Turchia, l'Iran, il Messico e il Perù. In Romania spiccano le cave di travertino di Geoagiu e Carpinis. Le rocce di queste cave sono state utilizzate per realizzare l'Arco di Trionfo di Bucarest e le famose sculture di Brancusi ("Il tavolo del silenzio" e "La porta del bacio").
GRESIA
L'arenaria è una roccia sedimentaria formata dalla cementazione della sabbia. A seconda della natura del cemento, le arenarie possono essere friabili o molto consolidate. La maggior parte delle arenarie è costituita da quarzo o feldspato, perché sono i minerali più comuni della crosta terrestre. Il colore delle arenarie è molto vario, così come la sabbia ha diversi colori: dal nero al bianco, al giallo, al rosa, al rosso, al verde, al grigio, al grigiastro, al marrone.
MODO DI FORMAZIONE
Nella genesi dell'arenaria vi sono due fasi distinte:
a) accumulo di sabbia derivante dall'erosione di rocce preesistenti. La sabbia può accumularsi in ambienti molto diversi: fiumi, laghi, bacini marini o oceanici, deserti.
b) dopo l'accumulo, la sabbia diventa arenaria quando viene compattata dalla pressione dei depositi che la ricoprono e cementata dalla precipitazione di minerali che circolano come soluzione negli spazi tra le particelle di sabbia.
Il cemento è spesso costituito da carbonato di calcio (arenarie calcaree) o da silice (arenarie silicee, le più dure).
PROPRIETÀ
(valide per le arenarie silicee, le più resistenti)
Colore: vario, generalmente di colore chiaro (da giallo a bianco).
Densità: 2,3 - 2,4 kg/cm3
Durezza su scala Mohs: 6,5 - 7 (roccia molto dura)
Porosità: molto bassa
Assorbimento d'acqua: 1 - 1,2% (molto basso)
Resistenza agli agenti atmosferici: molto elevata.
UTILIZZO
Grazie alla relativa facilità di lavorazione, l'arenaria è stata utilizzata fin dall'antichità (Paleolitico) come materiale da costruzione per abitazioni o per utensili vari o sculture (statue di divinità). L'arenaria è ancora oggi utilizzata come materiale da costruzione con un'ampia gamma di impieghi: pavimentazioni, muri, fondazioni, materiale ornamentale o pietra decorativa (fontane, archi, lastricati, cordoli), monumenti, statue. L'arenaria silicea viene utilizzata, mediante macinazione, nell'industria del vetro.
ORIGINI
Le rocce sedimentarie si trovano comunemente in tutto il mondo (ampiamente utilizzate in India).
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Bibliografia selettiva
Anastasiu N. (1987), Petrologia rocilor sedimentare, Edit.Tehnica, Bucuresti
Mackenzie W.S., Donaldson C.H., Guilford C. (1988), Atlas of Igneous Rocks and Their Textures, Longman
Radulescu D. (1981), Petrologie magmatica si metamorfica. Edit. Didacica si Pedagogica, Bucarest
Seclaman M., Barzoi S. C., Luca A. (1999), Petrologia magmatica. Sistemi e processi magmatici, Edit. Universitara, Bucarest
