I minerali e le rocce sono i componenti essenziali della geosfera

I minerali e le rocce

I minerali e le rocce sono i componenti essenziali della geosferaI minerali sono sostanze solide naturali con una composizione chimica ben definita, cioè esprimibile mediante una formula chimica. Gli atomi che costituiscono i minerali sono quasi sempre disposti secondo un reticolo cristallino, ovvero una struttura regolare che si ripete nelle tre dimensioni. A seconda della forma del reticolo cristallino i minerali vengono classificati in 8 classi principali. Oltre a queste si aggiungono alcune sostanze organiche minerali, come per esempio il carbone.

(zolfo) S2- il cubo.

Classificazione dei minerali

La disposizione delle facce del cristallo di galena PbS dipende dalla disposizione nello spazio degli atomi che costituiscono il minerale. Pb2+ ione positivo S2- ione negativo Il quarzo si presenta come un prisma esagonale. La sua forma rispecchia la disposizione dei piani di atomi presenti nel reticolo cristallino del mineralecrosta terrestre intera Terra ossigeno (46%) ferro (35%) ossigeno (30%) silicio (28%) silicio (15%) alluminio (8%) magnesio (13%) nichel (2,4%) zolfo (1,9%) calcio (1,1%) alluminio (1,1%) altri (<1%) sodio (2,1%) altri (<1%) Il nostro pianeta è costituito in misura prevalente da composti allo stato solido che formano nella parte esterna la crosta terrestre. I minerali sono formati dalla combinazione degli stessi elementi che si ritrovano in tutto l'Universo. Alcuni minerali (per esempio, l'oro e l'argento) sono formati da un solo tipo di elemento, ma per la maggior parte i minerali sono il risultato della combinazione di più elementi, legati tra loro in un composto chimico. ferro (6%) magnesio (4%) calcio (2,4%) potassio (2,3%)

Proprietà fisiche dei minerali

• I minerali si possono riconoscere anche in base ad alcune proprietà fisiche.
• Il colore può essere utile al riconoscimento ma non sempre, alcuni minerali presentano colori diversi a seconda delle impurità rimaste intrappolate nel reticolo durante la sua formazione.
• La lucentezza è il modo in cui la superficie di un cristallo riflette la luce, essa può essere metallica(nelle sostanze opache come la pirite e l'oro) o non metallica (nelle sostanze più o meno trasparenti come il quarzo).
• La densità è data dalla compattezza degli atomi nel reticolo cristallino del minerale.
• La sfaldatura è la tendenza del minerale a rompersi lungo delle superfici parallele alla facce dell'abito cristallino(la forma esterna di un cristallo); dipende dalla forma dei legami tra gli atomi nelle diverse direzioni nel cristallo.
• La durezza di un minerale è la resistenza alla scalfittura e dipende dai legami chimici: più forte sono i legami, più duro è il minerale, si misura in base alla scala di Mohs.

1. La fluorite può presentarsi in diversi colori.
2. La sfaldatura della muscovite (un silicato) permette di staccare dal cristallo lamine sottili.

Scala di Mohs

1. L'oro (nella figura: una pepita) ha una densità molto elevata: 19 g/cm3; il comune quarzo, per confronto, è molto meno denso: 2,6 g/cm3.
2. Nella scala di Mohs i minerali sono elencati in ordine di durezza relativa crescente: ogni minerale presente nell'elenco può scalfire quello che lo precede ed è invece scalfito da quello che lo segue.

I Silicati

ossigeno silicio ossigeno ossigeno ossigeno Il tetraedro del gruppo silicatico. Ortoclasio appartenente alla classe dei feldspati, i silicati più numerosi. NESOSILICATI INOSILICATI FILLOSILICATI TETTOSILICATI I tetraedri, separati, sono tutti legati a ioni metallici. I tetraedri sono uniti in catene di tipi diversi e legati a ioni metallici. Aumenta il numero degli ossigeno-ponte (e quindi diminuisce la capacità di legarsi ad altri ioni metallici). Tutti gli atomi di ossigeno fanno da ponte. TETRAEDRI SEPARATI CATENA SINGOLA INDEFINITA CATENA DOPPIA INDEFINITA STRATO INDEFINITO INTELAIATURA TRIDIMENSIONALE tetraedro olivina, granato pirosseni anfiboli miche, talco quarzo, feldspati Contengono silicio (Si) e ossigeno (O) strettamente combinati. Oltre a questi due elementi, tutti i silicati ad eccezione del quarzo contengono altri elementi abbondanti nella crosta terrestre. La struttura di base ha forma tetraedrica con 4 atomi di ossigeno che circondano un silicio creando il gruppo silicatico SiO4. Il diverso modo di legarsi tra loro dei tetraedri influisce sulla forma e le caratteristiche chimico-fisiche.

Gli ossidi

Rubino Sono un gruppo di notevole importanza dal punto di vista economico perché comprende i minerali da cui si ricava gran parte dei minerali usati nell'industria. Gli ossidi contengono ossigeno combinato con altri elementi metallici. In questo gruppo si ritrovano l'ematite (Fe2O3) e la magnetite (Fe3O4) da cui si estrae il ferro. Il corindone Al2O3 è un minerale inferiore per durezza solo al diamante, a volte si presenta in varietà limpide blu, chiamato zaffiro, altre volte di colore rosso, rubino.

I Carbonati

Sono composti con uno o più ioni positivi, come quelli di calcio e magnesio, combinati con uno ione (CO3-). Sono i componenti fondamentali delle rocce sedimentarie carbonatiche, per esempio la calcite CaCO3 che costituisce il calcare, e la dolomite CaMg(CO3)2 che costituisce le dolomie. La calcite è composta da carbonato di calcio (CaCO3) che forma cristalli limpidi e trasparenti o colorati

Elementi nativi

Si trovano in natura come minerali, non in forma di composto ma costituiti da un solo elemento, sono cioè puri. Spesso gli elementi nativi non si presentano in cristalli ma in forma di ammassi granulari o filamentosi. L'oro (Au) si forma, sempre insieme al quarzo, in filoni associati a rocce derivanti da magma raffreddato al di sotto della superficie terrestre. La maggior parte si ricava però da accumuli in cui i corsi di acqua hanno abbandonato sabbia aurifera o pepite dopo averli asportati per erosione nell'attraversare i filoni auriferi. Anche l'argento (Ag) il rame (Cu) e lo zolfo (S) possono trovarsi come elementi nativi. Il mercurio (Hg), l'unico minerale liquido a temperatura ambiente, si trova in forma di minuscole gocce all'interno di rocce vulcaniche. Il diamante e la grafite sono modi diversi di cristallizzare il carbonio

I solfati

Costituiti dall'anione solfato So2- combinato con cationi metallici. Tra i più comuni troviamo il gesso ( Caso2 -. 2H2O: solfato di calcio legato a due molecole di acqua) Un campione di selenite una varietà di gesso che forma cristalli a coda di rondine

I solfuri

Contengono zolfo S2- legato a cationi metallici. La pirite, detta anche l'oro degli allocchi, è utilizzata per la produzione di acido solforico. Si estrae zolfo per concimi, cosmetici e prodotti farmaceutici.

Le rocce

• Una roccia è un aggregato naturale di diversi minerali, talvolta anche di sostanze non cristalline, che forma una massa ben individuabile. Le rocce sono in prevalenza eterogenee, costituite cioè da più specie di minerali; la loro composizione dipende essenzialmente dai processi con i quali si sono formate. In base a questi processi possono essere divise in tre gruppi: rocce magmatiche, sedimentarie e metamorfiche. crosta terrestre rocce sedimentarie 8% rocce magmatiche 65% rocce metamorfiche 27%

Rocce magmatiche

Le rocce magmatiche si formano dalla solidificazione del magma, cioè roccia fusa che si forma in profondità nella crosta terrestre, si dicono intrusive se solidificano in profondità ed effusive se solidificano in superficie. Il granito è una roccia magmatica intrusiva formata da tanti cristalli visibili a occhio nudo. Il basalto è una roccia magmatica effusiva che spesso assume una struttura colonnare con pilastri poligonali durante la contrazione dovuta al raffreddamento veloce.

Rocce magmatiche intrusive

Il Granito e il Gabbro sono esempi di rocce magmatiche intrusive cristallizzate da un magma che si è raffreddato lentamente all'interno della crosta terrestre. I minerali che li compongono hanno avuto il tempo di ingrandirsi (cristallizzazione lenta) 123RF 123RF Granito (2)123RF 123RF 123RF Gabbro

Rocce magmatiche effusive

Granite (Rock) Quartz (Mineral) Hornblende (Mineral) Feldspar (Mineral)Riolite Basalto Cristallizzate da un magma emesso come lava o materiale piroclastico sulla superficie terrestre e raffreddato rapidamente. Hanno una grana cristallina fine perché non hanno avuto il tempo di ingrandirsi (cristallizzazione rapida).Se il raffreddamento del fuso magmatico avviene in modo molto veloce, esso vetrifica senza formare cristalli, l'ossidiana ha una struttura amorfa al cui interno quindi non è presente il reticolo cristallino.

+ contenuto in silice rocce effusive riolite andesite basalto magma rocce intrusive mantello granito diorite gabbro Pomice rocce intrusive rocce effusive crosta

Rocce sedimentarie

Le rocce sedimentarie si formano sulla superficie terrestre per accumulo di materiali derivati dalla disgregazione di rocce preesistenti o costituiti da frammenti di origine organica (per esempio gusci) Le arenarie sono sabbie cementate che possono essere ricche di granuli di quarzo o di altra natura e hanno colore molto variabile. Le dolòmie sono rocce carbonatiche formate dal minerale dolomite, carbonato doppio di calcio e magnesio (CaMg[CO2]2). Il travertino è un calcare che deriva dalla deposizione chimica di calcite da acque fluviali o di sorgente, in seguito a evaporazione.

Rocce metamorfiche

Le rocce metamorfiche si formano a partire da qualunque tipo di roccia che sprofondi all'interno della crosta terrestre, coperta da altre rocce, per azione delle forti pressioni e del calore elevato dell'interno della Terra Il marmo è un esempio di roccia metamorfica. Il colore chiaro del marmo di Carrara indicano che i calcari dalla cui metamorfosi derivano queste rocce erano molto puri.

Ciclo litogenetico

trasporto rocce magmatiche effusive degradazione meteorica erosione degradazione meteorica erosione degradazione meteorica erosione idrosfera atmosfera biosfera accumulo effusione sollevamento sollevamento sedimenti litificazione rocce magmatiche intrusive e pressione rocce sedimentarie rocce metamorfiche aumento di temperatura crosta e pressione magma magma fusione Tutte le rocce sono legate in un percorso ciclico, che avviene all'interno della crosta terrestre i cui materiali sono coinvolti in lenti ma continui movimenti, il ciclo litogenetico, formato dalla combinazione di tre processi. Un primo stadio comprende l'intero processo magmatico, con risalita di materiali fusi nella crosta. Uno stadio successivo si individua nel processo sedimentario, che porta all'accumulo di sedimenti in superficie. Il trasferimento di rocce dalla superficie in profondità e il loro coinvolgimento nei movimenti della crosta porta a un terzo stadio quello del processo metamorfico. sollevamento aumento di temperatura intrusione e raffredda- mento intrusione e raffreddamento