ROCCIA - PowerPoint PPT Presentation

About This Presentation
Title:

ROCCIA

Description:

Title: INTRODUZIONE Author ***** Last modified by: fiber Created Date: 3/4/2002 6:02:58 PM Document presentation format: Presentazione su schermo (4:3) – PowerPoint PPT presentation

Number of Views:51
Avg rating:3.0/5.0
Slides: 42
Provided by: 964490
Category:
Tags: roccia | kilauea

less

Transcript and Presenter's Notes

Title: ROCCIA


1
ROCCIA
  • Aggregato naturale di uno o più minerali

Minerali di tipo diverso (es. granito, basalto)
? roccia polimineralica Un solo tipo di minerale
(es. travertino, dunite) ? roccia monomineralica
Feldspati
Quarzo
Biotite
2
Ma quali caratteristiche ha un minerale?
  • Materiale naturale
  • Composto inorganico
  • Specifica composizione chimica
  • Struttura cristallina definita
  • Proprietà fisiche ben definite


3
Struttura cristallina
  • Un cristallo è una formazione minerale solida che
    ha una disposizione periodica e ordinata di atomi
    ai vertici di una che si chiama reticolo
    cristallino la presenza del reticolo conferisce
    al cristallo una forma geometrica definita.

4
Quando e perchè si formano i minerali?
  • Cristallizzazione per raffreddamento
  • Precipitazione a basse temperature
  • Ricristallizzazione (allo stato solido)
  • Una caratteristica essenziale dei minerali è la
    loro struttura cristallina.
  • Il termine Cristallo non indica qualcosa di
    grande o necessariamente bello esteticamente.
  • Il vetro non è un minerale perchè non ha nè
    strutture cristalline nè specifiche composizioni
    chimiche.

5
Definizione di roccia. Problemi
1) Nella definizione di roccia si prescinde dalle
caratteristiche meccaniche della sostanza (ossia
se il materiale che stiamo considerando è
coerente o incoerente meccanicamente) ?Sabbia
aggregato di più minerali (quindi roccia) ?
Arenaria aggregato di più minerali (quindi
roccia)
2) Ci sono rocce composte interamente da vetro
(ossidiane). Ma allora non sono rocce! (aggregato
di più minerali). Per questo paradosso si parla
anche di mineraloidi.
3) Ci sono rocce composte anche da materiale
organico (carboni opp. rocce sedimentarie con
fossili). Ma allora non sono rocce! (minerale
sostanza non organica). Per questo paradosso si
parla anche di mineraloidi.
6
Silicati che costituiscono le rocce
I minerali che costituiscono più del 95 della
crosta sono silicati. Per questo motivo, i
silicati sono i minerali più importanti. I più
diffusi di questi sono
  • quarzo
  • feldspati
  • mica (e argille)
  • anfiboli
  • pirosseni
  • olivine
  • granati

Tra i non-silicati, i minerali più abbondanti
sulla superficie terrestre sono i carbonati
7
Silicati
  • sono una classe di minerali composti
    prevalentemente da ossigeno e silicio in
    particolare, la formula chimica di base comune a
    tutti è SiO4.

A livello geometrico, questi atomi sono disposti
in modo da formare un tetraedro (al centro vi è
l'atomo di silicio, ai quattro vertici gli atomi
di ossigeno)
8
Silicati
  • Il numero di ossidazione del silicio pari a 4, e
    quello dell'ossigeno a -2, ne risulta che
    complessivamente ogni tetraedro presenterà un
    eccesso di carica negativa (precisamente una
    carica di -4) che tende a distribuirsi sui
    quattro atomi di ossigeno da ciò la presenza
    (più o meno elevata a seconda del tipo di
    silicato) di cationi metallici, attratti
    dall'anione tetraedrico.
  • Questi metalli sono solitamente ferro, magnesio,
    potassio, sodio e calcio, ed hanno una funzione
    fondamentale nel legare tra loro le diverse
    strutture silicatiche complesse formate dai
    tetraedri.

9
Nesosilicati
  • I gruppi SiO4 sono isolati gli ossigeni ai
    vertici dei tetraedri sono legati esclusivamente
    a metalli diversi dal silicio. Ogni tetraedro è
    collegato agli altri non direttamente, ma da
    atomi (prevalentemente Fe ed Al) che fanno da
    ponte fra i vertici dei tetraedri stessi.
  • Sono minerali nel cui reticolo cristallino vi è
    molto spazio per i metalli (il più basso rapporto
    SiO4/metalli) per i quali, non essendovi atomi di
    ossigeno in comune fra i tetraedri, vale il
    rapporto
  • numerico SiO 14.

10
Nesosilicati
  • I tetraedri isolati sono collegati da cationi
    come Mg2, Fe2 o Al3)
  • Un esempio è lolivina (Mg,Fe)2SiO4

11
Inososilicati
  • Gli inosilicati (dal greco INOS, fibra) sono
    silicati in cui i tetraedri si uniscono per
    formare catene singole o doppie,(rarissime sono
    le catene triple) la cui rispettiva formula
    chimica è Si2O6 e Si4O11.
  • Agli inosilicati appartengono due importanti
    costituenti delle rocce i pirosseni (a catena
    singola) e gli anfiboli (a catena doppia).

12
Pirosseni
  • formula chimica schematizzabile in XYZ2O6 , dove
  • X e Y rappresentano cationi metallici come Na,
    Ca2, Fe2, Mg2 e Li
  • Z rappresenta Si4 e Al3 nei siti tetraedrici
    delle catene.

13
Anfiboli
  • si presentano sotto forma di fibre più o meno
    lineari, relativamente flessibili, avvolte in
    masserelle
  • La composizione può essere espressa dalla formula
    generale W0-1X2Y5Z8O22(OH,F)2,
  • dove
  • W indica Na e K,
  • X indica Ca, Na, Mn, Fe, Mg, Li,
  • Y indica Mn, Fe, Mg, Al, Ti,
  • Z indica Si e Al.
  • La struttura degli anfiboli si basa su di una
    catena doppia Si4O12

14
Fillosilicati
  • I fillosilicati (dal greco phyllon, foglia) sono
    silicati caratterizzati da una struttura a strati
    a simmetria tetraedrica e ogni tetraedro tende a
    legarsi con altri tre tramite degli ossigeni
    ponte. La formula chimica è Si2O5.
  • Generalmente sono teneri, con basso peso
    specifico e le lamelle di sfaldatura possono
    essere flessibili o elastiche. La maggior parte
    dei fillosilicati contengono ossidrili (OH),
    posizionati all'interno degli anelli esagonali di
    tetraedri. Esempi di fillosilicati sono muscovite
    e biotite che appartengono ai minerali denominati
    miche

15
Fillosilicati
le argille sono principalmente composte da
fillosilicati silicati, la loro formula chimica
generale èAl2.2SiO2.2H2O
16
Tectosilicati
  • I tectosilicati (o tettosilicati, dal greco
    tecton, costruttore) sono silicati caratterizzati
    da una struttura di tetraedri uniti in gruppi di
    quattro ove due tetraedri sono orientati verso il
    basso e due verso l'alto, formando la
    caratteristica struttura definita a doppio collo
    d'oca, ogni tetraedro condivide 3 dei 4 ossigeni
    presenti nel monomero base dei silicati
  • . La formula chimica è SiO2. I tectosilicati
    costituiscono circa il 64 della crosta
    terrestre.

17
Tectosilicati
  • I tectosilicati più diffusi sono il quarzo, i
    feldspati e le zeoliti

18
(No Transcript)
19
I processi petrogenetici
  • Le rocce si formano attraverso processi definiti
    petrogenetici.
  • I parametri che controllano tali processi sono
  • - Temperatura (T)
  • - Pressione (P)
  • - Composizione chimica (X)

20
Nonostante il fatto che i parametri T, P e X
possano variare con una certa continuità, i
processi petrogenetici sono stati distinti in
tre grandi gruppi
  • - Magmatico o igneo
  • - Sedimentario
  • - Metamorfico

Ovviamente queste sono semplificazioni
classificative ed esistono casi in natura di
rocce che possono essere classificate a cavallo
di due gruppi (es. rocce piroclastiche,
migmatiti, etc.)
21
Il processo magmatico
  • comprende la formazione di tutte le rocce la cui
    genesi è correlata alla consolidazione di masse
    fuse definite magmi.
  • Questi possono provenire dal sottostante Mantello
    o formarsi direttamente nella Crosta terrestre
    per fenomeni di anatessi ( fusione parziale).

22
Il processo sedimentario
  • implica la formazione di rocce in ambienti in cui
    la temperatura e la pressione sono quelle che si
    realizzano nella superficie del pianeta o nelle
    sue immediate vicinanze, fondali marini compresi.
  • I sedimenti si formano per degradazione,
    eventuale trasporto e successiva sedimentazione
    di rocce sia magmatiche che metamorfiche o già
    sedimentarie. In alcuni casi si possono formare
    per accumulo di materiale organogeno o materiale
    di precipitazione chimica.

23
Il processo metamorfico
  • trasforma rocce preesistenti in altre che
    posseggono connotati pressoché totalmente diversi
    da quelli originari. Ciò si verifica sotto
    leffetto di variazioni termiche e bariche di
    pressione di una certa importanza durante
    questo processo, le trasformazioni si realizzano
    nella crosta continentale in assenza di materiali
    litoidi fusi. Questo vuol dire che è un processo
    che avviene sostanzialmente allo stato solido.

24
(No Transcript)
25
Ambienti P-T
26
ABBONDANZE RELATIVE DELLE ROCCE SULLA SUPERFICIE
TERRESTRE
- La superficie terrestre è composta per circa il
66 da rocce sedimentarie. La restante parte
(34) è costituita da rocce magmatiche (la grande
maggioranza) e rocce metamorfiche
- La crosta è lo strato più esterno della Terra
- La crosta rappresenta solo lo 0,74 del volume
della Terra. Tuttavia questa è lunica parte
della terra che è direttamente esposta per lo
studio delle rocce
27
Caratteristiche generali delle rocce ignee, sedimentarie e metamorfiche Caratteristiche generali delle rocce ignee, sedimentarie e metamorfiche Caratteristiche generali delle rocce ignee, sedimentarie e metamorfiche
R. MAGMATICHE R. SEDIMENTARIE R. METAMORFICHE
Minerali caratteristici Minerali caratteristici Minerali caratteristici
feldspati, pirosseni, quarzo, olivine, miche, anfiboli, etc. quarzo, carbonati (specialmente calcite e dolomite), argille, anidrite, selce (quarzo microcristallino), gesso, etc. quarzo, miche, anfiboli, feldspati, granati, grafite, etc.
28
I MAGMI
- DEFINIZIONE - CARATTERI CHIMICI e FISICI
29
I MAGMI
I magmi sono materiali naturali allo stato fuso
che possono contenere anche una certa quantità di
cristalli. Nella quasi totalità, i fusi sono
silicatici e raggiungono temperature massime di
circa 1200 ºC solo alcuni, volumetricamente
insignificanti, sono composti in prevalenza da
carbonati e raggiungono temperature massime molto
inferiori (intorno a 700 C).
30
Colata di lava basaltica (Kilauea, Hawaii)
31
Natura dei magmi
Nei magmi sono presenti pressoché tutti gli
elementi esistenti nella Terra alcuni di questi
rappresentano la cosiddetta componente volatile
vale a dire i gas disciolti nella fase fusa. Si
distinguono magmi Basici ( es. basalto)
SiO2 lt 52 Intermedi ( es. andesite) 52 lt
SiO2 lt 66 Acidi ( es. riolite) SiO2 gt 66
32
Composizione del magma
Magma basaltico
Magma andesitico
Magma riolitico
  • Il magma ha composizione variabile
  • O è l'anione più abbondante
  • SiO2 è il componente più abbondante
  • Dal punto di vista composizionale, tre tipi di
    magma sono i più abbondanti
  • Basaltico (80)
  • Andesitico (10)
  • Riolitico (10)
  • Gas disciolti

FeOFe2O3
Al2O3
Al2O3
Al2O3
MgOCaO
FeOFe2O3
FeOFe2O3
Na2OK2O
MgOCaO
altri
MgOCaO
Na2OK2O
altri
Na2OK2O
altri
33
La COMPONENTE VOLATILE
La componente volatile o, più semplicemente, i
volatili, come mostrano le emanazioni vulcaniche,
sono costituiti, per la massima parte, da H2O,
CO2 ,CO, SO2, H2S, H2,
Anak Krakatua
cui si aggiungono altri costituenti presenti in
quantità minori quali N2, Ar, HCl, HF e B Le
abbondanze relative di questi gas sono correlate
al tipo di magma la quantità dei restanti
componenti è sempre di gran lunga inferiore a
quella dellH2O e della CO2 presenti in tenori
variabili, rispettivamente, dal 30 all80 e dal
10 al 40 delle moli della fase vapore.
34
Come si sciolgono i volatili
Per sciogliere i volatili nei magmi sono
necessarie elevate pressioni se queste
diminuiscono, come avviene quando il magma si
avvicina alla superficie, i volatili essolvono
dal fuso si liberano formando una fase
separata generando i boli di vapore tipici di
quasi tutti i vulcani attivi.
Qualcosa di simile avviene anche quando si
stappano le bottiglie di birra.
35
0,1 GPa (GigaPascal) 1 kbar 1000 bar 10000
m di H2O ? 3 km di roccia
La solubilità dellH2O nei fusi silicatici
aumenta proporzionalmente alla pressione. Fuso
basaltico (B), andesitico (A), albitico (Ab), e
di una pegmatite granitica (P)
36
I silicati sono minerali costruiti dallunione di
unità tetraedriche SiO44- che rappresentano i
mattoni delle strutture.
I magmi si formano dalla fusione dei silicati
37
Modelli di struttura atomica di fusi silicatici
confrontati con quello della silice cristallina.
38
SIGNIFICATO FISICO dei TETRAEDRI che formano
CATENE
In un fuso che possiede unità tetraedriche tra
loro collegate dagli ossigeni ponte fuso
polimerizzato le singole unità non si muovono
liberamente perché soggette ad un notevole
attrito interno. In altre parole, il magma è
molto viscoso. Lelevata viscosità riduce anche
lo spostamento degli ioni al suo interno
39
I VOLATILI riducono la viscosità dei magmi
H2O (vapore) O (fuso) 2 OH- (fuso) questa è
una reazione di idrolisi che spiega la
dissoluzione dellacqua nei fusi. Poiché OH- ha
una sola valenza negativa e non due come
lossigeno ponte, quando lo sostituisce
depolimerizza linsieme perché permette il
distacco di due tetraedri adiacenti
40
Pressione anidra e idrata
La presenza dei volatili favorisce la diminuzione
della viscosità se esiste una pressione che
permetta la loro solubilizzazione nel fuso
magmatico. Poiché i volatili sono rappresentati
essenzialmente dallH2O, la pressione che agisce
sul sistema è definita pressione idrata o, più
brevemente, PH2O. Se la pressione è esercitata in
mancanza di volatili, si chiama pressione anidra
e gli effetti sono diametralmente opposti la
viscosità, almeno inizialmente, tende ad
aumentare sino a quando, per pressioni molto
elevate (decine di GPa), gli atomi di Si cambiano
tipo di coordinazione che da tetraedrica diventa
ottaedrica.
41
Parametri Viscosità (h) Note
Temperatura Inversamente proporzionale Lenergia termica facilita la depolimerizzazione e, quindi, abbassa la viscosità.
Pressione secca Direttamente proporzionale h aumenta sino a quando il silicio non cambia tipo di coordinazione tetraedrica ? ottaedrica.
Pressione idrata Inversamente proporzionale h diminuisce sino a quando i volatili (ammesso che ce ne siano a sufficienza) rimpiazzano tutti gli ossigeni ponte. Ulteriori aumenti di P, provocano effetti analoghi a quelli della pressione secca.
SiO2 in elevata (magmi acidi) Alta La differenza di viscosità tra magmi basici ed acidi può essere compensata dal fatto che questi ultimi tendono ad avere quantità maggiori di volatili rispetto a quelli basici.
SiO2 in bassa (magmi basici) Bassa Le differenze più vistose si notano quando i magmi perdono pressoché completamente i loro volatili. Questo avviene nel momento in cui debordano dai condotti di alimentazione dei vulcani.
Write a Comment
User Comments (0)
About PowerShow.com