Geologia
Figura 1. I diversi colori e texture che si vedono in questa roccia sono causati dalla presenza di diversi minerali.
Introduzione
Ci sono tre tipi di rocce: ignee, sedimentarie e metamorfiche. Ognuno di questi tipi fa parte del ciclo delle rocce. Attraverso i cambiamenti delle condizioni un tipo di roccia può diventare un altro tipo di roccia. Oppure può diventare un’altra roccia dello stesso tipo.
Che cosa sono le rocce?
Una roccia è un materiale terrestre non vivente formato naturalmente. Le rocce sono fatte di collezioni di grani minerali che sono tenuti insieme in una massa solida (figura 1).
In che modo una roccia è diversa da un minerale? Le rocce sono fatte di minerali. I grani minerali in una roccia possono essere così piccoli che puoi vederli solo con un microscopio, o possono essere grandi come un’unghia o persino un dito (figura 1).
Figura 2. Una pegmatite del Sud Dakota con cristalli di lepidolite, tormalina e quarzo (scala 1 cm in alto a sinistra).
Le rocce sono identificate principalmente dai minerali che contengono e dalla loro struttura. Ogni tipo di roccia ha un insieme distintivo di minerali. Una roccia può essere fatta di grani di un solo tipo di minerale, come la quarzite. Molto più comunemente, le rocce sono fatte di una miscela di minerali diversi. La struttura è una descrizione della dimensione, della forma e della disposizione dei grani minerali. I due campioni in figura 2 sono lo stesso tipo di roccia? Hanno gli stessi minerali? La stessa struttura?
Figura 3. Campioni di roccia.
| Campione | Minerali | Tessitura | Formation | Rock type |
|---|---|---|---|---|
| Sample 1 | plagioclase, quartz, hornblende, pyroxene | Crystals, visible to naked eye | Magma cooled slowly | Diorite |
| Sample 2 | plagioclase, hornblende, pyroxene | Crystals are tiny or microscopic | Magma erupted and cooled quickly | Andesite |
As seen in table 1, these two rocks have the same chemical composition and contain mostly the same minerals, but they do not have the same texture. Sample 1 has visible mineral grains, but Sample 2 has very tiny or invisible grains. The two different textures indicate different histories. Sample 1 is a diorite, a rock that cooled slowly from magma (molten rock) underground. Il campione 2 è un’andesite, una roccia che si è raffreddata rapidamente da un magma molto simile che ha eruttato sulla superficie terrestre.
Tre categorie principali di rocce
Le rocce sono classificate in tre gruppi principali a seconda di come si formano. Le rocce possono essere studiate in campioni manuali che possono essere spostati dalla loro posizione originale. Le rocce possono anche essere studiate in affioramento, formazioni rocciose esposte che sono attaccate al terreno, nel luogo in cui si trovano.
Rocce ignee
Le rocce ignee si formano dal raffreddamento del magma. Il magma che erutta sulla superficie terrestre è lava, come si vede nella figura 4. La composizione chimica del magma e la velocità con cui si raffredda determinano quale roccia si forma quando i minerali si raffreddano e cristallizzano.
Figura 4. Questa lava fluente è una roccia fusa che si indurisce in una roccia ignea.
Rocce sedimentarie
Le rocce sedimentarie si formano dalla compattazione e dal consolidamento di sedimenti, pezzi rotti di roccia come ghiaia, sabbia, limo o argilla (figura 5). Questi sedimenti possono essere formati dall’invecchiamento e dall’erosione di rocce preesistenti. Le rocce sedimentarie includono anche precipitati chimici, i materiali solidi lasciati dopo l’evaporazione di un liquido.
Figura 5. Questa roccia sedimentaria è fatta di sabbia che viene cementata insieme per formare un’arenaria.
Rocce metamorfiche
Le rocce metamorfiche si formano quando i minerali di una roccia esistente vengono modificati dal calore o dalla pressione all’interno della Terra. Vedi la figura 6 per un esempio di roccia metamorfica.
Figura 6. La quarzite è una roccia metamorfica che si forma quando l’arenaria quarzifera è esposta al calore e alla pressione all’interno della Terra.
Una semplice spiegazione dei tre tipi di roccia e di come identificarli può essere vista in questo video:
Questo video parla di come identificare le rocce ignee:
Questo video parla di come identificare una roccia metamorfica:
Questo video di Science Made Fun parla delle condizioni in cui si formano i tre principali tipi di roccia:
Il ciclo delle rocce
Figura 7. James Hutton è considerato il padre della geologia.
Le rocce cambiano come risultato di processi naturali che avvengono continuamente. La maggior parte dei cambiamenti avviene molto lentamente; molti avvengono sotto la superficie terrestre, quindi potremmo anche non notare i cambiamenti. Anche se non possiamo vedere i cambiamenti, le proprietà fisiche e chimiche delle rocce cambiano costantemente in un ciclo naturale senza fine chiamato ciclo delle rocce.
Il concetto di ciclo delle rocce fu sviluppato per la prima volta da James Hutton, uno scienziato del XVIII secolo spesso chiamato “Padre della Geologia” (mostrato nella figura 7). Hutton riconobbe che i processi geologici non hanno “nessun inizio e nessuna prospettiva di fine”. I processi coinvolti nel ciclo delle rocce hanno spesso luogo in milioni di anni. Così, sulla scala di una vita umana, le rocce sembrano essere “solide come la roccia” e immutabili, ma a lungo termine, il cambiamento è sempre in corso.
Nel ciclo delle rocce, illustrato nella figura 8, sono mostrati i tre principali tipi di roccia – ignea, sedimentaria e metamorfica. Le frecce che collegano i tre tipi di roccia mostrano i processi che cambiano un tipo di roccia in un altro. Il ciclo non ha né inizio né fine. Le rocce nelle profondità della Terra si stanno trasformando in altri tipi di rocce. Le rocce in superficie giacciono sul posto prima di essere esposte ad un processo che le cambierà.
Figura 8. Il ciclo della roccia.
Processi del ciclo della roccia
Diversi processi possono trasformare un tipo di roccia in un altro tipo di roccia. I processi chiave del ciclo delle rocce sono la cristallizzazione, l’erosione e la sedimentazione, e il metamorfismo.
Cristallizzazione
Il magma si raffredda nel sottosuolo o in superficie e si indurisce in una roccia ignea. Mentre il magma si raffredda, cristalli diversi si formano a temperature diverse, subendo la cristallizzazione. Per esempio, il minerale olivina cristallizza dal magma a temperature molto più alte del quarzo. La velocità di raffreddamento determina quanto tempo avranno i cristalli per formarsi. Un raffreddamento lento produce cristalli più grandi.
Erosione e sedimentazione
Il tempo consuma le rocce sulla superficie terrestre in pezzi più piccoli. I piccoli frammenti sono chiamati sedimenti. L’acqua corrente, il ghiaccio e la gravità trasportano questi sedimenti da un posto all’altro per erosione. Durante la sedimentazione, i sedimenti sono posati o depositati. Per formare una roccia sedimentaria, il sedimento accumulato deve compattarsi e cementarsi insieme.
Metamorfismo
Quando una roccia è esposta a calore e pressione estremi all’interno della Terra ma non si scioglie, la roccia viene metamorfizzata. Il metamorfismo può cambiare la composizione minerale e la struttura della roccia. Per questo motivo, una roccia metamorfica può avere una nuova composizione minerale e/o una nuova struttura.
Riassunto della lezione
- Le rocce sono collezioni di minerali di varie dimensioni e tipi.
- I tre principali tipi di roccia sono ignea, sedimentaria e metamorfica.
- Cristallizzazione, erosione e sedimentazione, e metamorfismo trasformano un tipo di roccia in un altro o cambiano i sedimenti in roccia.
- The rock cycle describes the transformations of one type of rock to another.
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