Rocce

Le rocce sono formate dall’aggregazione di minerali. I minerali sono composti inorganici allo stato solido cristallino, formati cioè da particelle disposte in una struttura geometrica definita che si ripete regolarmente (reticolo cristallino). La branca della geologia che studia i minerali è la mineralogia, mentre la loro struttura cristallina è oggetto di studio della cristallografia.

I minerali, aggregandosi, formano le rocce, che vengono classificate in base alla loro origine:

• ignee o magmatiche (originate dal raffreddamento e dalla solidificazione del magma, miscela di silicati e gas a elevatissima temperatura);
• sedimentarie (generate dalla sedimentazione di materiali diversi);
• metamorfiche (derivate dalla trasformazione di rocce preesistenti per effetto di cambiamenti di temperatura o pressione determinati dai movimenti della crosta terrestre).

Le rocce ignee si formano in seguito alla fusione e al raffreddamento del magma all’interno della crosta terrestre o nella parte superiore del mantello (lo strato sotto la crosta terrestre) durante la risalita verso la superficie. In base alla loro struttura si distinguono in intrusive ed effusive: quelle intrusive hanno origine dalla risalita lenta del magma, che rimane bloccato nella crosta terrestre, si raffredda in tempi molto lunghi e permette quindi la formazione completa e regolare della struttura cristallina, mentre quelle effusive si formano quando il magma fuoriesce dalla crosta terrestre, perde i gas per il brusco cambiamento di pressione e diventa lava, raffreddandosi molto rapidamente e impedendo quindi la formazione dei cristalli (rocce a struttura amorfa). C’è inoltre un caso in cui il magma inizia a solidificarsi all’interno della crosta terrestre formando i cristalli, poi viene espulso da un’eruzione e si raffredda improvvisamente, presentando perciò una struttura intermedia con grandi cristalli all’interno di una materia amorfa (struttura porfirica). I magmi possono inoltre avere composizioni chimiche diverse, che determinano la classificazione delle rocce ignee in relazione al loro contenuto percentuale di silicio; in ordine decrescente: rocce acide, neutre, basiche e ultrabasiche. Le rocce intrusive sono prevalentemente acide, perché i magmi di questo tipo sono molto viscosi e perciò lenti a risalire, mentre le rocce effusive sono per lo più basiche perché i magmi basici sono più fluidi. Dalla composizione chimica dei magmi dipende anche la composizione mineralogica delle rocce, che ha permesso di dividerle in famiglie (graniti, dioriti, gabbri ecc.).

La geologia del Grand Canyon (USA) presenta una delle sequenze di roccia più complete sulla Terra

Le rocce sedimentarie costituiscono lo strato superficiale della crosta terrestre e si differenziano in base al tipo di sedimenti da cui hanno origine:

• clastiche (suddivise in conglomerati, arenarie, siltiti e argilliti in base alla dimensione decrescente dei clasti, frammenti di altre rocce di varia natura, da cui hanno origine);
• chimiche (calcari, dolomie, evaporiti e selci, derivate dalla precipitazione, cioè dal deposito in forma solida, di sostanze sciolte nell’acqua, in seguito a evaporazione);
• organogene (originate dalla sedimentazione di resti di organismi viventi, come gusci di molluschi);
• piroclastiche (derivate dalla sedimentazione di materiali emessi dai vulcani, come lapilli e ceneri vulcaniche, presenti per esempio nel tufo).

La formazione di tutte le rocce sedimentarie avviene in tre fasi:

1. degradazione meteorica delle rocce (disgregazione fisica e alterazione chimica per azione dell’atmosfera e dell’idrosfera);
2. trasporto e deposito dei sedimenti in luoghi diversi da quello di origine;
3. diagenesi dei sedimenti (compattazione e cementazione fino alla formazione di una roccia unica e coesa).

Le rocce sedimentarie, infine, sono orizzontalmente stratificate, a causa dell’accumulo in successione nel tempo dei sedimenti, e possono contenere al proprio interno i fossili, resti di organismi rimasti bloccati tra gli strati di sedimenti.

La serie di trasformazioni che dà origine alle rocce metamorfiche è detta metamorfismo, e consiste in un cambiamento della struttura o della composizione mineralogica di una roccia preesistente a causa dell’azione della temperatura oppure della pressione. Quando però la temperatura supera certi valori la roccia fonde parzialmente (anatessi) generando rocce intermedie tra le ignee e le metamorfiche. Si distinguono tre tipi di metamorfismo:

• di contatto (azione dell’elevata temperatura del magma incandescente a contatto con la roccia, che subisce ricristallizzazione e passaggio di gas);
• dinamico (azione dell’elevata pressione generata dallo sfregamento delle faglie, fratture della crosta terrestre, che frantuma le rocce dei bordi);
• regionale (azione combinata di pressione e temperatura elevate sulle rocce profonde di territori molto vasti, a causa dei movimenti e degli scontri delle placche terrestri).

Il metamorfismo di contatto genera rocce a struttura granulare, con cristalli non orientati, mentre il metamorfismo dinamico determina una struttura scistosa, con cristalli disposti su piani paralleli orientati verso una stessa direzione, e il metamorfismo regionale dà luogo alla struttura occhiadina, cioè un misto delle due precedenti.

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