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minerali e rocce
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LA TERRA
La Terra, è costituita da 4 sfere che fungono da involucri:
LE SFERE
LITOSFEERA
LITOSFERA
L'IDROSFERA
IDROSFERA
L' ATMOSFERA
ATMOSFERA
LA BIOSFERA
BIOSFERA
LA STRUTTURA DELLA TERRA
Il nucleo del pianeta è formato da ferro (Fe) e da Nichel (Ni)
È e si trova all'interno della Terra,
dove le temperature sono molto elevate e occupa circa metà del raggio terrestre.
Il nucleo è ulteriormente suddiviso in 2 porzioni:
IL NUCLEO INTERNO: solido
IL NUCLEO ESTERNO: liquido
IL NUCLEO
il mantello è di un materiale meno denso del nucleo, ed è solido.
IL MANTELLO
LA CROSTA
La crosta è sottile e solida, ancora meno densa del mantello, formata da
Ossigeno (O),
Silicio (Si)
e metalli come
Alluminio (Al),
Ferro (Fe),
Calcio (Ca),
Magnesio (Mg),
Sodio (Na)
Potassio (K)
Tre quarti della crosta terrestre sono ricoperti d'acqua, infatti la crosta e la parte superiore del mantello formano la litosfera.
La crosta si divide in:
CROSTA CONTINENTALE: (forma i continenti e i
loro margini sommersi)
CROSTA OCEANICA: (costituisce i fondali degli
oceani)
Un cristallo è un solido costituito da particelle (atomi, ioni o molecole)che presentano nello spazio una disposizione precisa e ordinata, chiamata struttura cristallina cioè con forme regolari, prismatiche e ben riconoscibili.
Le sostanze che non hanno una forma geometrica regolare, sono detti solidi Amorfi, che però tendono col tempo, ad assumere una forma ben definita.
COME SI FORMANO I CRISTALLI?
La struttura dei cristalli si forma come la solidificazione: attraverso la formazione di nuovi legami tra le particelle.
LA STRUTTURA DEI CRISTALLI
Se la solidificazione avviene in fretta, otterremo un cristallo che ha un elevato grado di ordine, poichè tutte le particelle riescono a raggiungere le posizioni che permettono di formare il maggior numero possibile di legami.
SE LA SOLIDIFICAZIONE AVVIENE IN FRETTA...
Se la solidificazione avviene lentamente, i cristalli non avranno il tempo di crescere e dunque, saranno piccolissimi e ammassati, quasi indistinguibili.
SE LA SOLIDIFICAZIONE AVVIENE LENTAMENTE...
I cristalli si possono ottenere anche per un’evaporazione del solvente:
Ad esempio, se prendiamo una
soluzione acquosa di cloruro di sodio (NaCl)
e facciamo evaporare la soluzione,
rimarranno sul fondo del recipiente dei
cristalli: il sale in questo caso.
PER EVAPORAZIONE DEL SOLVENTE
LA CELLA ELEMENTARE
La cella elementare, è l’unità più semplice di una struttura di un cristallo, che si ripete allo stesso modo e in tutte le direzioni per un numero enorme di volte.
La struttura cristallina però, è definita anche da altri elementi:
LA CELLA ELEMENTARE
I NODI
Sono i vetrtici dei cristalli
I NODI
I FILARI
Sono linee rette formate dai nodi allineati
I FILARI
IL PIANO RETICOLARE
è un insieme di filari che giaciono sullo stesso piano
IL PIANO RETICOLARE
IL RETICOLO CRISTALLINO
è un insieme di più piani reticolari paralleli.
IL RETICOLO CRISTALLINO
LA CLASSIFICAZIONE DEI SOLIDI CRISTALLINI:
I solidi cristallini possono essere classificati in 5 gruppi:
CLASSIFICAZIONE DEI SOLIDI CRISTALLINI
I SOLIDI COVALENTI O SOLIDI ATOMICI
Sono costituiti da atomi uniti da legami covalenti, che essendo molto forti, i solidi avranno temperature di fusione molto elevate, saranno molto duri e molto densi e non conducono la corrente elettrica poichè gli elettroni di valenza sono impegnati nei legami.
I SOLIDI COVALENTI O SOLIDI ATOMICI
I SOLIDI IONICI
sono costituiti da atomi legati da legami ionici, che sono molto forti, e quindi hanno alte temperature di fusione, sono molto duri e non conducono energia elettrica.ù
I solidi ionici sono caratterizzati dagli ioni ai vertici del reticolo cristallino.
I SOLIDI IONICI
I SOLIDI MOLECOLARI
Sono caratterizzati da molecole ai vertici del reticolo cristallino.
I legami dentro le molecole sono covalenti, e quindi forti, mentre i legami tra le molecole sono più deboli, e dunque i solidi molecolari hanno basse temperature di fusione, sono poco duri e spesso solubili all’acqua.
I SOLIDI MOLECOLARI
I SOLIDI METALLICI
ai vertici del reticolo cristallino ci sono ioni positivi immersi in una nube di elettroni, quindi atomi legati da legami metallici.
I solidi metallici hanno un’elevatissima conducibilità elettrica, poichè gli elettroni possono spostarsi facilmente da uno ione all’altro, mentre l’energia di fusione varia a seconda dei metalli.
I SOLIDI METALLICI
I SOLIDI MACROMOLECOLARI
Sono costituiti da macromolecole (=molecole di grandi dimensioni e di elevato peso molecolare).
Si trovano allo stato solido a causa della difficoltà nel mettere in moto le loro particelle.
I SOLIDI MACROMOLECOLARI
Un minerale è un corpo solido naturale omogeneo, costituito da un composto chimico generalmente inorganico e caratterizzato da specifiche proprietà fisiche ed è un solido cristallino.
Si formano ad esempio, nel corso di fenomeni vulcanici, o in seguito a reazioni chimiche nelle acque marine o avvenute per effetto di alte temperature o pressioni su materiali solidi
Polimorfi: quando hanno la stessa
composizione chimica ma
forma diversa, e ciò
dipende da uno sbalzo di
pressione o temperatura
che può cristallizzare il
minerale in forme diverse.
Es: il diamante e la graffite
MINERALI POLIMORFI E ISOMORFI
Isomorfi: quando hanno diversa
composizione chimica, ma
stessa struttura cristallina.
In questo caso i minerali sono
detti vicarianti danno vere e
proprie soluzioni allo stato
solido dei singoli componenti e
possono possono miscelarsi
più volte in tutte o solo in
determinate proporzioni.
LE PROPRIETA' DEI MINERALI sono:
LE PROPRIETA' DEI MINERALI
LA DENSITA'
dipende dalla compattazione delle particelle e dagli elementi che costituiscono il minerale
DENSITA'
LA DUREZZA
(= resistenza dei cristalli all’abrasione o alla scalfittura)
Per misurare la durezza di un minerale si usa la scala di Mohs che usa 10 minerali come indici di durezza, dove i minerali si trovano in ordine dal meno duro al più duro.
DUREZZA
LA SFALDATURA
E' la proprietà dei minerali di rompersi lungo piani preferenziali.
SFALDATURA
IL COLORE
dipende dalla composizione chimica (può essere verde, giallo, marrone, rosso, nere, rosa, grigio, viola...)
COLORE
QUARZO ROSA
Il quarzo rosa (SiO2) è un quarzo traslucido, di colore rosa pallido, ma può essere anche cristallino, sino ad essere quasi trasparente o traslucido o con alcune varianti.
Il colore della polvere è bianco, mentre presenta una lucentezza vitrea ed un'ottima diffusione della luce.
Il quarzo rosa lo si può trovare in alcune spiagge della Sardegna, come quella di costa paradiso.
IL QUARZO ROSA
IL COLORE DELLA POLVERE
facendo strisciare un campione di minerale viene prodotta una polvere che ha un colore caratteristico costante, che può essere diverso da quello del minerale
COLORE DELLA POLVERE
LA LUCENTEZZA
dipende da come la superficie del minerale reagisce quando viene colpita dalla luce.
Può essere:
METALLICA (quando riflette direttamente la luce)
NON-METALLICA (quando devia la luce dopo
essere stato attraversato)
LUCENTEZZA
LA TEMPERATURA DI FUSIONE
(= la temperatura che deve raggiungere il minerale per cui la struttura del solido cristalllino viene demolita)
Ha un valore specifico per ogni minerale
TEMPERATURA D FUSIONE
Vi sono altre proprietà, che però interessano solo alcuni minerali, come il magnetismo o la fluorescenza
ALTRE PROPRIETA'
LA FLUORITE
La fluorite, è chiamata anche fluorina o spatofluore ( CaF2) perché è composto da fluoruro di calcio e che presenta dunque la proprietà della fluorescenza ed è usata come fondente.
In Sardegna vi è un vero e proprio giacimento di fluorite, che si trova a Silius.
FLUORITE
LA CLASSIFICAZIONE DEI MINERALI
- Ogni minerale ha una specifica composizione chimica a cui corrisponde una precisa formula chimica.
Es: Al2O3 (=rubino)
- Ogni minerale ha una propria struttura cristallina che lo caratterizza, che dipende dai legami presenti e dalla posizione delle particelle.
- L’ABITO CRISTALLINO= la forma con cui si accrescono i singoli cristalli o gli aggregati di cristalli
GLI ELEMENTI NATIVI
sono minerali costituiti da un unico elemento chimico (un metallo o un non-metallo), che si rinviene in natura allo stato elementare. Ne fanno parte anche alcune leghe naturali molto rare.
GLI ELEMENTI NATIVI
I SOLFURI
sono composti dello zolfo con i metalli, che si presentano spesso come cristalli ben formati.
Da questi minerali si estraggono i rispettivi metalli e anche lo zolfo
I SOLFURI
I SOLFATI
sono minerali che hanno un anione poliatomico tetraossosolfato.
Hanno un aspetto generalmente vitreo e precipitano per evaporazione di soluzioni acquose concentrate, soprattutto quando grandi masse di acqua marina restano intrappolate tra continenti caldi e aridi.
I SOLFATI
GLI ALOGENURI O GLI ALOIDI
sono minerali che hanno come anione un alogenuro (= uno ione negativo di un elemento del VII gruppo (gli alogeni)).
Si formano frequentemente per evaporazione di soluzioni acquose che li contengono e sono stati ricreati artificialmente, realizzzando delle saline dove l’acqua salata è lasciata evaporae fino ad ottenere la precipitazione dei sali in soluzione.
GLI ALOGENURI o GLI ALOIDI
OSSIDIDI E OSSIDI IDRATI
sono minerali formati da composti dell’ossigeno con uno o più elementi, a volte contenenti anche molecole d’acqua.
Spesso colorano di giallo o di rosso le rocce in cui si trovano
GLI OSSIDI e GLI OSSIDI IDRATI
I CARBONATI
sono minerali costituiti di carbonato di calcio.
Si formano principalmente per processi chimici e biochimici nell’acqua del mare o nelle grotte carsiche
I CARBONATI
I SILICATI
minerali che hanno come anione lo ione tetraossosiliciato caratterizzato da una struttura tetraedica.
I SILICATI
L' EMIMORFITE
L'Emimorfite ( Zn₄(OH)₂·H₂O)è un minerale appartenente alla classe dei stilicati, composto da ossigeno, silicio e specialmente da zinco, ed è per questo che lo si può trovare nei giacimenti di zinco come ad esempio Montevecchio e Malacalzetta in Sardegna.
L' EMIMORFITE
Le rocce sono un aggregato omogeneo di minerali, che anche riuniti a formare la roccia mantengono le loro proprietà specifiche.
La composizione di una roccia non è definita da una formula chimica, ma dai valori percentuali dei minerali che la compongono.
I PROCESSI DI FORMAZIONE DELLE ROCCE
La composizione in minerali di una roccia dipende del processo che ha portato alla formazione della roccia stessa, infatti la classificazione delle rocce si basa sul processo che ha determinato la loro formazione.
PROCESSI DI FORMAZIONE DELLE ROCCE
PROCESSO MAGMATICO
Il processo magmatico consiste nella solidificazione del magma che si è tramutato in rocce, infatti vengono chiamate rocce magmatiche o ignee (dal latino ignis=fuoco)
PROCESSO MAGMATICO
LE ROCCE MAGMATICHE
sono formate da stilicati (-> minerali che condividono ioni ossigeno tra ioni tetradi adiacenti, che tendono sempre a cedere, diminuendo la presenza di cationi metallici) e si dividono in:
ROCCE MAFICHE= densità elevata e colore scuro, costituiti da stilicati mafici (ricchi di cationi metallici)
ROCCE FELSICHE= densità bassa e colore chiaro, costituiti da stilicati felsici (poveri di cationi metallici)
Inoltre, per la loro struttura possono essere suddivise in:
LE ROCCE MAGMATICHE
ROCCE CON STRUTTURA MACROCRISTALLINA
(-> rocce che presentano cristalli visibili a occhio nudo) definite anche "rocce intrusive" in quanto si sono formate sotto la superficie.
Possono inoltre formare dei corpi caratteristici disposti in profondità, detti plutoni
ROCCE INTRUSIVE
IL GRANITO
E' una roccia intrusiva lavica formatasi lentamente a grandi profondità, costituita da un aggregato di elementi cristallini che sono il risultato di un'evoluzione chimica del magma.
È importante ricordare che questo tipo di roccia è abbastanza diffuso in Sardegna, specialmente nella zona della Gallura, dove il granito si può trovare anche sulle sfumature del rosa, definito dalla colorazione del Potassio (K).
ROCCE CON STRUTTURA MICROCRISTALLINA
(-> rocce che presentano cristalli piccolissimi, non visibili a occhio nudo) definite anche "rocce effusive" in quanto si sono formate sulla superficie. Possono presentare una struttura vetrosa, prendendo il nome di "rocce piroclastiche"
ROCCE EFFUSIVE
L'OSSIDIANA
L'OSSIDIANA
L'ossidiana è un vetro vulcanico la cui formazione è dovuta al rapidissimo raffreddamento della lava, è molto ricca di ioni silicati, i quali assumono una disposizione caotica come in un liquido superviscoso, non raggiungendo la struttura ordinata del reticolo cristallino.
Se ne trova in tutta la Sardegna, infatti è proprio una delle rocce tipiche della nostra regione, ed è conosciuta come l'oro nero della Sardegna.
Già dall'età nuragica venivano usate come moneta di scambio, ma anche per la costruzione di utensili e avevano anche uno scopo propiziatorio, infatti venivano usate come gioielli che scacciavano il malocchio.
IL PROCESSO SEDIMENTARIO
consiste nell'accumulo di frammenti di roccia, causate da erosioni e nella successiva fase di diagenesi, cioè nella compattazione di questi frammenti
PROCESSO SEDIMENTARIO
LE ROCCE SEDIMENTARIE
si dividono in:
LE ROCCE SEDIMENTARIE
LE ROCCE CLASTICHE O DETRITICHE
Sono rocce formate da frammenti di altre rocce che si accumulano in zone ribassate, quando il mezzo che li trasporta perde la sua energia
ROCCE SEDIMENTARIE CLASTICHE O DETRITICHE
LE ROCCE ORGANOGENE
Sono rocce formate da parti del corpo di organismi o dall'attività di essi.
Si dividono in:
ROCCE BIOCLASTICHE= derivano dall'accumulo di
detriti di origine organica
ROCCE BIOCOSTRUITE= sono prodotte dalle attività
degli organismi
ROCCE SEDIMENTARIE ORGANOGENE
LE ROCCE SEDIMENTARIE CHIMICHE
Sono rocce formate in seguito a particolari fenomeni chimico-fisici che determinano precipitazioni dei soluti.
ROCCE SEDIMENTARIE CHIMICHE
IL PROCESSO METAMORFICO
consiste nella cristallizzazione di una roccia preesistente a causa di un aumento di temperatura o di pressione, che se raggiunge temperature troppo alte diventa magma attraverso il processo di rifusione o anatessi
PROCESSO METAMORFICO
LA CRISTALLIZZAZIONE
Per far sì che avvenga la cristallizzazione c'è bisogno di un aumento di temperatura e di pressione. La pressione può essere
PRESSIONE LITOSTATICA (= è la pressione che modifica le rocce che si trovano a una certa profondità, infatti la pressione aumenta all'aumentare della profondità e agisce in tutte le direzioni.
Le rocce diminuiscono il loro volume e aumentano la densità, ma conservano la loro forma)
PRESSIONE ORIENTATA (=è la pressione che modifica masse rocciose di grandi dimensioni grazie a delle forze dette "forze tettoniche" che agiscono in una sola dimensione.
I minerali di una roccia si trasformano in altri minerali e la roccia viene deformata)
LA CRISTALLIZZAZIONE
TIPI DI METAMORFISMO:
TIPI DI METAMORFISMO
IL METAMORFISMO REGIONALE
E' prodotto dall'azione combinata tra temperature e pressioni elevate e riguarda intere catene montuose e ampie estensioni di crosta terrestre
METAMORFISMO REGIONALE
METAMORFISMO DI CONTATTO
E' prodotto dall'aumento di temperatura a causa della vicinanza col magma che ha riscaldato le rocce con cui è venuto a contatto cristallizzandole, ma senza fonderle
Esempio: marmo
METAMORFISMO DI CONTATTO
IL MARMO
Il marmo (dal greco antico e significa "pietra splendente) è una roccia metamorfica composta prevalentemente di carbonato di calcio (CaCO3) che sono stati cristallizzati da elevate temperature.
In Sardegna è diffuso soprattutto nella zona di Orosei ed è conosciuto come "L'Oro Bianco"
IL MARMO
METAMORFISMO CATACLASTICO
E' prodotto dalla pressione su aree superficiali limitate: a temperature basse, le masse rocciose scorrono in corrispondenza delle fratture della crosta terrestre (le faglie) dove, gli attriti formati, formano a loro volta dei minerali e danno alla roccia un effetto "sbriciolato"
METAMORFISMO CATACLASTICO
LE ROCCE METAMORFICHE
Sono costituite generalmente da cristalli visibili a occhio nudo, che hanno forma e disposizione caratteristiche.
Se delle rocce metamorfiche diverse sono caratterizzate da metamorfismo dello stesso grado, si dice che appartengono alla stessa "facies metamorfica"
possono presentarsi con tre tipi principali di strutture:
ROCCE METAMORFICHE
STRUTTURA SCISTOSA
Le rocce con una struttura scistosa sono caratterizzate da bande parallele ondulate e per questo sono facilmente sfaldabili
STRUTTURA SCISTOSA
LA STRUTTURA OCCHIADINA
Le rocce con una struttura occhiadina sono caratterizzate da noduli cristallini chiari, circondate da sottili bande più scure.
STRUTTURA OCCHIADINA
LA STRUTTURA GRANULARE
Le rocce con una struttura granulare sono caratterizzate dalla mancanza di orientazione della disposizione dei cristalli, che da alle rocce un aspetto massiccio e compatto
STRUTTURA GRANULARE
IL CICLO LITOGENETICO
IL CICLO DELLE ROCCE
Le rocce, seguono un ciclo, detto "ciclo litogenetico" o "ciclo delle rocce". Questo significa che le rocce, subendo ulteriroi processi possono cambiare, in quanto sono in continua evoluzione:
Le rocce della superficie terrestre, una volta trasportate in profondità possono diventare rocce metamorfiche. Se subiscono forti aumenti di temperatura, arrivano al punto di fusione e diventano magma, che riportato in superficie, dove si raffredda, si trasforma in rocce magmatiche. Se queste rocce, si frammentano e si uniscono ai detriti possono diventare rocce sedimentarie.