Roccia (geologia)
Le rocce sono composte principalmente da grani di minerali, che sono solidi cristallini formati da un composto chimico disposto in modo ordinato. I minerali aggregati che formano la roccia sono tenuti insieme da legami chimici. Alcune rocce contengono anche mineraloidi, che sono sostanze rigide, simili a minerali, come il vetro vulcanico:55,79 che manca di struttura cristallina. I tipi e l’abbondanza di minerali in una roccia sono determinati dal modo in cui si è formata.
La maggior parte delle rocce contiene minerali silicati, composti che includono tetraedri di ossido di silicio nel loro reticolo cristallino, e rappresentano circa un terzo di tutte le specie minerali conosciute e circa il 95% della crosta terrestre. La proporzione di silice nelle rocce e nei minerali è un fattore importante nel determinare i loro nomi e proprietà.
Le rocce sono classificate secondo caratteristiche come la composizione minerale e chimica, la permeabilità, la struttura delle particelle costituenti e la dimensione delle particelle. Queste proprietà fisiche sono il risultato dei processi che hanno formato le rocce. Nel corso del tempo, le rocce possono trasformarsi da un tipo all’altro, come descritto da un modello geologico chiamato ciclo della roccia. Questa trasformazione produce tre classi generali di rocce: ignee, sedimentarie e metamorfiche.
Queste tre classi sono suddivise in molti gruppi. Non ci sono, tuttavia, confini netti tra le rocce alleate. Aumentando o diminuendo le proporzioni dei loro minerali, passano attraverso gradazioni dall’una all’altra; le strutture distintive di un tipo di roccia possono così essere tracciate fondendosi gradualmente in quelle di un altro. Quindi le definizioni adottate nei nomi delle rocce corrispondono semplicemente a punti selezionati in una serie continuamente graduata.
Rocce ignee
La roccia ignea (derivata dal latino igneus, che significa fuoco, da ignis che significa fuoco) si forma attraverso il raffreddamento e la solidificazione di magma o lava. Questo magma può derivare dalla fusione parziale di rocce preesistenti nel mantello o nella crosta di un pianeta. Tipicamente, la fusione delle rocce è causata da uno o più di tre processi: un aumento della temperatura, una diminuzione della pressione, o un cambiamento nella composizione.
Le rocce ignee si dividono in due categorie principali:
- Le rocce plutoniche o intrusive risultano quando il magma si raffredda e cristallizza lentamente all’interno della crosta terrestre. Un esempio comune di questo tipo è il granito.
- Le rocce vulcaniche o estrusive risultano dal magma che raggiunge la superficie come lava o ejecta frammentario, formando minerali come la pomice o il basalto.
L’abbondanza chimica e la velocità di raffreddamento del magma formano tipicamente una sequenza nota come serie di reazione di Bowen. La maggior parte delle principali rocce ignee si trovano lungo questa scala.
Circa il 65% del volume della crosta terrestre è costituito da rocce ignee, rendendola la categoria più abbondante. Di queste, il 66% sono basalti e gabbri, il 16% sono graniti e il 17% granodioriti e dioriti. Solo lo 0,6% è sienite e lo 0,3% è ultramafica. La crosta oceanica è al 99% basalto, che è una roccia ignea di composizione mafica. Il granito e le rocce simili, note come granitoidi, dominano la crosta continentale.
Rocce sedimentarie
Le rocce sedimentarie si formano sulla superficie terrestre per accumulo e cementazione di frammenti di rocce precedenti, minerali e organismi o come precipitati chimici e crescite organiche in acqua (sedimentazione). Questo processo fa sì che i sedimenti clastici (pezzi di roccia) o le particelle organiche (detriti) si depositino e si accumulino, o che i minerali precipitino chimicamente (evaporite) da una soluzione. Il particolato subisce poi la compattazione e la cementazione a temperature e pressioni moderate (diagenesi).
Prima di essere depositati, i sedimenti sono formati dall’erosione di rocce precedenti per erosione in una zona di origine e poi trasportati al luogo di deposizione da acqua, vento, ghiaccio, movimenti di massa o ghiacciai (agenti di denudazione). Circa il 7,9% della crosta per volume è composto da rocce sedimentarie, di cui l’82% sono scisti, mentre il resto è costituito da calcare (6%), arenaria e arkos (12%). Le rocce sedimentarie spesso contengono fossili. Le rocce sedimentarie si formano sotto l’influenza della gravità e tipicamente sono depositate in strati o strati orizzontali o quasi orizzontali, e possono essere definite rocce stratificate.
Rocce metamorfiche
Le rocce metamorfiche si formano sottoponendo una qualsiasi roccia di tipo sedimentario, roccia ignea o un’altra roccia metamorfica più antica a condizioni di temperatura e pressione diverse da quelle in cui si è formata la roccia originale. Questo processo è chiamato metamorfismo, che significa “cambiare forma”. Il risultato è un profondo cambiamento nelle proprietà fisiche e nella chimica della pietra. La roccia originale, conosciuta come protolite, si trasforma in altri tipi di minerali o in altre forme degli stessi minerali, per ricristallizzazione. Le temperature e le pressioni necessarie per questo processo sono sempre superiori a quelle che si trovano sulla superficie terrestre: temperature superiori a 150-200 °C e pressioni di 1500 bar. Le rocce metamorfiche compongono il 27,4% della crosta in volume.
Le tre grandi classi di rocce metamorfiche si basano sul meccanismo di formazione. Un’intrusione di magma che riscalda la roccia circostante causa il metamorfismo di contatto, una trasformazione dominata dalla temperatura. Il metamorfismo di pressione si verifica quando i sedimenti sono sepolti in profondità sotto il suolo; la pressione è dominante e la temperatura gioca un ruolo minore. Questo è chiamato metamorfismo di sepoltura e può dare origine a rocce come la giada. Quando sia il calore che la pressione giocano un ruolo, il meccanismo è chiamato metamorfismo regionale. Questo si trova tipicamente nelle regioni di costruzione delle montagne.
In base alla struttura, le rocce metamorfiche sono divise in due categorie generali. Quelle che possiedono una struttura sono dette foliate; le rimanenti sono dette non foliate. Il nome della roccia viene poi determinato in base ai tipi di minerali presenti. Gli scisti sono rocce fogliate che sono composte principalmente da minerali lamellari come le miche. Uno gneiss ha bande visibili di diversa luminosità, e un esempio comune è lo gneiss di granito. Altre varietà di rocce fogliate includono le ardesie, le filladi e la mylonite. Esempi familiari di rocce metamorfiche non fogliate includono marmo, pietra ollare e serpentino. Questo ramo contiene la quarzite – una forma metamorfosata di arenaria – e l’hornfels.