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F. Agliardi, G. Bosio, C. Crippa, A. Di Capua,
N. Fusi, M. Limonta, M.G. Malusà, C. Montemagni,
L. Pellegrino, A. Resentini, A. Valagussa,
E. Valbuzzi, G. Vezzoli, S. Zanchetta
Valsassina sopra e sotto:
un'esplorazione geologica e
mineraria a due passi da Milano
Piano Lauree Scientifiche 2015-2019
PN Geologia - “Geologia in Bicocca”
DISAT
Dipartimento di Scienze dell’Ambiente e della Terra
Laboratorio rocce
Lab PLS: osservazione rocce
Campioni a mano
Osservazione
Riconoscimento minerali
Classificazione
Sezioni sottili
Microscopia
ottica
Petrografia:
Aggregato naturale di uno o più minerali
– Ha una struttura (disposizione dei costituenti nello spazio) osservabile ad occhio
nudo
– Ha una tessitura (o microstruttura - relazioni spaziali tra i minerali) osservabile alla
lente o al microscopio
– Ha una composizione mineralogica, modale e chimica
– Può essere costituita da fossili (resti/tracce litificate di animali, piante e altri
organismi) e/o da frammenti di roccia
– Può presentare, al suo interno, degli spazi vuoti (pori/porosità) di dimensioni
variabili (dal micron a > 1mm). La porosità ha una grossa influenza sulle proprietà
fisico-meccaniche della roccia.
• studia e classifica le rocce in termini di tessitura, struttura e
composizione mineralogica
ROCCIA:
Le rocce:
in base alla loro origine le rocce vengono suddivise in tre grandi
categorie:
• rocce magmatiche. Si formano per la solidificazione di un magma
all’interno della crosta terrestre (rocce magmatiche plutoniche)
oppure per raffreddamento del magma sulla superficie terrestre
(rocce magmatiche vulcaniche o subvulcaniche, in base alla
profondità di messa in posto). Vengono classificate in base a
composizione mineralogica e tessitura;
• rocce metamorfiche. Si formano da rocce preesistenti (magmatiche,
sedimentarie o metamorfiche) quando queste si vengono a trovare in
condizioni di pressione (metamorfismo orogenico) e temperatura
(metamorfismo di contatto) diverse da quelle cui sono normalmente
soggette
• rocce sedimentarie. Si formano in seguito all’alterazione e
disgregazione di rocce preesistenti (magmatiche, metamorfiche e
sedimentarie). I frammenti così prodotti subiscono processi di
erosione, trasporto e deposizione per poi venire litificati a formare
una nuova roccia. Si dividono in rocce sedimentarie terrigene,
organogene e chimiche.
Il ciclo delle rocce
I minerali
• Le rocce sono aggregati naturali di uno o più minerali.
• MINERALE: composto omogeneo inorganico che si rinviene in natura
e che risulta caratterizzato da una composizione chimica definita e da
una struttura cristallina caratteristica, che si manifesta nella sua forma
esteriore e nelle sue proprietà fisiche.
I minerali: riconoscimento
All’interno di un campione
macroscopico di roccia i minerali si
riconoscono sulla base delle
seguenti proprietà:
• abito
• lucentezza
• colore
• striscio
• trasparenza
• durezza
• sfaldatura
• frattura
• peso specifico
• reattività agli acidi
I minerali: abito
In condizioni favorevoli i minerali possono cristallizzare in forme ordinate
poliedriche (cristalli), caratterizzate dalla ripetizione nello spazio di una
struttura base (cella elementare, un multiplo della formula chimica).
A: aciculare
B: prismatico
C: equante
D: a lamina
E: tabulare
F: lamellare
I minerali: abito
foto: Webmineral.com
PRISMATICO
PirossenoAnfibolo
EQUIDIMENSIONALE
Granato
CUBICO
Pirite
LAMELLARE
Mica
I minerali: colore
Il colore di un minerale dipende dalla sua
composizione chimica.
Il colore di un minerale può quindi essere
diagnostico.
Il colore di alcuni
minerali può variare
in funzione della
composizione
chimica (miscele
isomorfe) o della
presenza di impurità
nel reticolo cristallino
Cristalli di quarzo SiO2
I minerali: durezza
Indica la resistenza di un minerale alla scalfittura. Si tratta di una proprietà legata alla
coesione e che varia con la direzione (varia in funzione della faccia cristallina).
Scala empirica di Mohs (1822):
ogni minerale scalfisce quello
che lo precede nella scala e
viene scalfito da quello che
segue.
La durezza di un minerale viene
determinata incidendolo con una
sostanza di durezza nota
Unghia: 2.5
moneta di rame 3
vetro 5.5
I minerali: sfaldatura/frattura
SFALDATURA:
Indica la tendenza di alcuni minerali a rompersi lungo piani di debolezza, legati alla
struttura cristallina .
Il numero dei piani di sfaldatura, così come langolo di incidenza tra di essi è diagnostico
per il riconoscimento del minerale
FRATTURAIndica il modo in cui un minerale si rompe senza
seguire dei piani di sfaldatura
Rocce magmatiche
Derivano dalla cristallizzazione di un fuso.
Si dividono in:
PLUTONICHE: VULCANICHE:
Cristallizzano in profondità Cristallizzano in superficie
Lento raffreddamento Raffreddamento rapido
Rocce magmatiche: tessitura
Occorre stimare:
- il grado di CRISTALLINITÀ (rapporto quantitativo tra le fasi cristalline e le sostanze amorfe).
Dipende da velocità di raffreddamento e presenza di fluidi.
le rocce plutoniche sono per loro natura OLOCRISTALLINE (alto grado di cristallinità)
- la grana della roccia (le dimensioni medie dei cristalli - espresse in mm)
- la forma dei cristalli
Rocce magmatiche: tessitura
TESSITURA FANERITICA:
Deriva da un lento raffreddamento,
i cristalli sono visibili ad occhio nudo.
TESSITURA AFANITICA:
Deriva da un rapido raffreddamento del magma,
i cristalli sono molto piccoli, invisibili ad occhio
nudo (e alla lente)
TESSITURA PORFIRICA:
deriva da un rapido raffreddamento. All’interno di
una massa di fondo afanitica, sono presenti
alcuni cristalli di grosse dimensioni (visibili ad
occhio nudo)
TESSITURA VETROSA:
il raffreddamento è talmente rapido da non
permettere la formazione di cristalli. Si crea così
una sostanza amorfa (vetro).
Rocce magmatiche: grana
Grana della roccia (dimensioni dei cristalli)
Ø > 25 mm PEGMATITICA
10 < Ø < 25 mm MOLTO GROSSA
5 < Ø < 10mm GROSSA
1 < Ø < 5mm MEDIA
0.1 <Ø < 1mm FINE
Ø < 0.1 mm MOLTO FINE
Rocce magmatiche: colore
Indice di colore (M): definito sulla base della percentuale in volume dei minerali
melanocrati (scuri, e.g. anfiboli, pirosseni, biotite, olivina)
0 < M < 35 LEUCOCRATE
35 < M < 65 MESOCRATE
65 < M < 90 MELANOCRATE
M > 90 ULTRAMAFICA
Rocce magmatiche
Doppio triangolo QAPF (Streckeisen)
Parametri classificativi:
Q: quarzo
A: feldspati alcalini (ortoclasio, sanidino, microclino,
albite)
P: plagioclasi
F: feldspatoidi
M: minerali mafici (olivina, pirosseno, anfibolo, miche,
epidoto, titanite, opachi);
M= INDICE MAFICO (percentuale dei minerali mafici
nella roccia
N.B. per M>90% non si usa il doppio triangolo di
Streckeisen ma grafici specifici per le rocce ultramafiche
CLASSIFICAZIONE ROCCE MAGMATICHE PLUTONICHE
Rocce sedimentarie
Alterazione ed erosione:
processi di disgregazione delle
rocce sulla superficie terrestre nei
loro costituenti (minerali)
Trasporto:
rimozione del materiale detritico
(trasporto fluviale, eolico)
Deposizione e sedimentazione:
accumulo temporaneo o
permanente (e.g. laghi, mari) del
materiale detritico trasportato o
precipitazione diretta da soluzioni
sature o per attività biologica
Diagenesi:
processi di compattazione e
cementazione del materiale
detritico incoerente fino a formare
una roccia
Rocce sedimentarie
ROCCE TERRIGENE
ROCCE CARBONATICHE
ROCCE SILICEE
ROCCE EVAPORITICHE
ROCCE VULCANOCLASTICHE
ALTRE ROCCE: CARBONE, PETROLIO, FOSFORITI
Rocce terrigene: granulometria
Scala di Wentworth (1922)φ = - log2 ø (mm)
Sedimenti sciolti:
Ghaia
Sabbia
Silt
Argilla
Roccia:
Conglomerato/Br
eccia
(Rudite)
Arenaria
(Arenite)
Siltite
Argillite
Rocce terrigene: componenti
Rocce terrigene: selezione
Descrive il grado di variabilità del diametro medio dei clasti
Rocce terrigene: forma
Si descrive la forma dei clasti sulla base dei rapporti tra 3 assi
L= asse maggiore
I= asse intermedio
C= asse corto
C
Rocce terrigene: arrotondamento
Stima il grado di curvatura (smussatura) degli spigoli dei clasti.
da Krumbein, 1941
Rocce terrigene: sfericità
La sfericità è il grado di uniformità delle tre dimensioni dei clasti. Esprime cioè il
grado di approssimazione della forma del clasto alla forma sferica o cubica.
Bassa sfericità Alta sfericità
Rocce carbonatiche
CALCARI: costituiti da calcite (CaCO3) - reagiscono al saggio con HCl 5%
- calcari particellari: costituiti da frammenti e
granuli particellari (intrabacinali);
- calcari biocostruiti: costruite dall’attività biologica
di organismi in situ che ne costituiscono l’impalcatura (reef);
- calcari di precipitazione chimica: si formano
per precipitazione chimica diretta da acque dolci fino ad
ipersaline per evaporazione, aumento di temperatura,
diminuzione di CO2 (travertini).
DOLOMIE: costituiti da dolomite (CaMg(CO3)2) - non reagiscono
al saggio con HCl 5% a freddo (occorre favorire la reazione
o scaldando il sistema o aumentando la concentrazione
dell’acido)
Calcari particellari
GRANULOMETRIA
Calcari particellari
ALLOCHIMICI
- biogeni: gusci interi di organismi animali o
vegetali, bioclasti (frammenti di gusci).
- peloidi: granuli di forma circolare o ellittica,
costituiti da micrite di derivazione fecale. Privi di
struttura interna.
- intraclasti: clasti sinsedimentari intrabacinali. Si
tratta di clasti di micrite strappati dal substrato.
Sono molto comuni, hanno forma irregolare e
dimensioni variabili.
Calcari particellari
ORTOCHIMICI
MICRITE: si tratta di materiale
particellare di dimensioni ridotte rispetto
ai clasti
CEMENTO: si tratta di carbonato di
calcio precipitato da una soluzione
all’interno degli interstizi tra i clasti
Calcari particellari
CLASSIFICAZIONE
GRANULOMETRICA
CLASSIFICAZIONE
TESSITURALE
Dolomie
Rocce sedimentarie carbonatiche costituite essenzialmente da dolomite -
CaMg(CO3)2
La dolomite ha una struttura molto ordinata. La sua
nucleazione è quindi termodinamicamente sfavorita.
La sua cristallizzazione richiede alte T, alte P CO2, un elevato
rapporto Mg/Ca e bassi tenori di SO4-- in soluzione.
Dolomie di precipitazione diretta: sono estremamente rare.
Precipitazione diretta di diretta di dolomite è probabilmente
avvenuta nel passato geologico (Precambriano) a causa
dell’elevata pressione di CO2 e all’elevato rapporto Mg/Ca.
Dolomie di sostituzione: la maggior parte delle dolomie si
sono formate per sostituzione di calcite con dolomite.
2CaCO3 + Mg++ CaMg(CO3)2 + Ca++
Rocce metamorfiche
Le rocce metamorfiche derivano
dalla trasformazione di rocce
preesistenti (protoliti) di tipo igneo,
metamorfico o sedimentario che
vengono a trovarsi in condizioni di
pressione e temperatura diverse
da quelle di origine.
Le trasformazioni metamorfiche
avvengono allo stato solido - non
c’è fusione.
Le trasformazioni metamorfiche
sono generalmente isochimiche -
la composizione globale della
roccia non cambia
Trasformazioni metamorfiche
I processi metamorfici producono due
tipi di trasformazione dei protoliti:
- Variazioni composizionali: legate
alla formazione di nuovi minerali a
spese dei minerali originari;
- Variazioni tessiturali: legate alla
ricristallizzazione dei minerali
preesistenti (iso-orientazione, aumento
della grana...)
Natura dei protoliti
Protolite
sedimenti argillosi
Roccia metamorfica
metapsammiti/paragneiss
Quando è possibile riconoscere il protolite, si distingue tra:
Paraderivati: da protoliti di natura sedimentaria
Ortoderivati: da protoliti di natura ignea
Natura dei protoliti
Protolite
sedimenti arenacei
Roccia metamorfica
metapsammiti/paragneiss
Quando è possibile riconoscere il protolite, si distingue tra:
Paraderivati: da protoliti di natura sedimentaria
Ortoderivati: da protoliti di natura ignea
Natura dei protoliti
Protolite
graniti
Roccia metamorfica
ortogneiss
Quando è possibile riconoscere il protolite, si distingue tra:
Paraderivati: da protoliti di natura sedimentaria
Ortoderivati: da protoliti di natura ignea