I Minerali e le Rocce: la struttura interna della Terra

La struttura della Terra

I MINERALI
E LE ROCCELa struttura della Terra
1
La crosta è
1
formata da rocce
solide e ha uno
spessore variabile
tra 4 e 80 km.
2
~2900 km
Il mantello ha
densità crescente a
mano a mano che
si procede verso il
centro del pianeta.
~3500 km
Nucleo
esterno
Nucleo
interno
3
Il nucleo ha una densità
elevatissima, che arriva
fino a 13 g/cm3. Nel
nucleo interno, la
pressione impedisce ai
metalli di restare allo
stato fuso.
La Terra è costituita da
tre involucri concentrici,
chiamati crosta,
mantello e nucleo,
caratterizzati da
composizione e densità
differenti e temperature
crescenti.
Stratificazione e
distribuzione di
materiale secondo la
densità.

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All'interno della Terra

2
ZANICHELLIAll'interno della Terra
La litosfera è composta dalla crosta e dalla parte esterna del
mantello. È rigida e resistente e si comporta come un unico
strato.
Crosta
continentale
Mantello
Crosta
oceanica
Mantello rigido
Mantello semifluido
Mantello solido
L'astenosfera si trova sotto la litosfera e ha la consistenza
di un fluido molto viscoso.
La crosta e la porzione superiore
del mantello formano la
litosfera, uno strato rigido e
resistente che si estende fino a
100 km di profondità.
Sotto la litosfera si trova
l'astenosfera, uno strato più
caldo, plastico e deformabile.
Al di sotto di essa il mantello
torna ad essere di nuovo rigido.

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Il nucleo

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ZANICHELLIIl nucleo
a
Ha raggio pari a metà Terra
ed è costituito da ferro e
nichel. Il nucleo esterno è
liquido (temperatura pari a
3000°℃), mentre il nucleo
interno è solido
(temperatura pari a 5400℃).Il nucleo
Oltre che dividere la Terra secondo la costituzione chimica e
mineralogica dei vari involucri, la si può suddividere a seconda
del modo di rispondere alle sollecitazioni meccaniche di
ciascun materiale; in questo modo la si divide in:

• Litosfera, strato rigido ed elastico che comprende la crosta
  e il mantello superiore (anche detto mantello litosferico);
• Astenosfera, strato composto da materiali allo stato
  parzialmente fuso in cui le onde sismiche si propagano a
  bassa velocità; è compresa tra litosfera e mesosfera;
• Mesosfera, compresa tra astenosfera e nucleo, è la parte
  del mantello rigida e poco deformabile.
• Nucleo.La Terra è dinamica
  La struttura interna stratificata non è un'eccezione,
  in quanto anche gli altri pianeti rocciosi e la Luna si
  presentano tali. La caratteristica della Terra, però, è
  quella di essere dinamica cioè seppur costituita da
  materiale solido è in continuo cambiamento.
  Tale processo può avvenire per cause endogene o
  esogene.I processi endogeni
  La dinamica endogena è
  determinata dall'energia termica del
  mantello della Terra che genera
  risalita di materiale fluido
  dall'astenosfera verso la litosfera.
  Essa modella dall'interno le strutture
  dei continenti e dei fondali oceanici.

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I processi esogeni

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ZANICHELLII processi esogeni
La dinamica esogena è causata da atmosfera, idrosfera e
biosfera. Essa interessa la sola superfice terrestre, sia nei
continenti sia nei fondali. Il suo motore è il calore solare, quindi
il clima che rende diversi i vari ambienti geografici.
7I minerali
I costituenti delle rocce
sono i minerali.
I minerali sono corpi solidi che si formano mediante processi geologici;
sono caratterizzati da una composizione uniforme e da proprietà
costanti in ogni loro parte che dipendono dalle particelle che lo
costituiscono e dai legami chimici presenti.A
legame
covalente
C
forza di
van der Waals
legame
covalente
grafite
diamante
Diamante e grafite sono due minerali composti da solo carbonio,
così diversi a causa del modo in cui gli atomi di carbonio si legano
tra loro (fasi polimorfe della stessa sostanza).Composizione chimica dei minerali
MINERALI
ELEMENTI
per esempio, l'oro (Au)
e il mercurio (Hg)
COMPOSTI
come la calcite
(carbonato di calcio, CaCO3)
e il quarzo (diossido di silicio, SiO2)
MISCELE ISOMORFE
per esempio, le olivine
(Mg, Fe)2SiO4
ELEMENTI NATIVI
Soluzioni solide in cui
ioni si sostituiscono
l'uno all'altro in
modo variabile
Elementi in
proporzioni costanti

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La struttura dei minerali

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ZANICHELLILa struttura dei minerali
Un minerale è un solido cristallino inorganico, cristallino in quanto ha gli
atomi che formano una struttura geometrica ordinata detta reticolo
cristallino. Infatti i cristalli, essendo di dimensioni variabili, danno origine
a strutture geometriche che costituiscono l'abito cristallino del
minerale.
La cella elementare è l'entità geometrica più piccola del reticolo
cristallino, il cui ripetersi nello spazio forma l'intero cristallo.
Alcuni minerali si presentano
allo stato vetroso: un vetro è
un corpo solido amorfo, cioè
privo di una forma esterna
geometrica e specifica a causa
della sua struttura interna
disordinata.
CH
Na+
cella elementare
abito cristallinoOrigine dei minerali

• Per solidificazione di lava/magma
• Per sublimazione di gas
• Per precipitazione
  Tutto ciò è provocato
  da variazioni di
  temperatura e di
  pressione.
• Per trasformazioni chimico-fisicheLe proprietà fisiche dei minerali
• la densità;
• la durezza, ossia la resistenza alla scalfitura misurata con la scala di
  Mohs;
• la sfaldatura, ossia la capacità di rompersi lungo le superfici
  parallele delle facce del cristallo;
• la frattura in seguito ad azioni meccaniche;
• l'elasticità;
• la plasticità;
• la malleabilità;
• la duttilità.
  1. Talco
  Teneri: si rigano con un'unghia
  2. Gesso
  3. Calcite
  4. Fluorite
  Semiduri: si rigano con una punta d'acciaio
  5. Apatite
  6. Ortoclasio
  7. Quarzo
  8. Topazio
  Duri: non si rigano con una punta d'acciaio
  9. Corindone
  10. Diamante

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Esempi di minerali

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ZANICHELLIEsempi di minerali
salgemma
(sale da cucina)
quarzo
limonite
smeraldoLe proprietà ottiche dei minerali
Esse dipendono da come essi interagiscono con la radiazione luminosa
e sono:

il colore;

la lucentezza, quindi la capacità di riflettere la luce;

la trasparenza;

la fluorescenza;

l'angolo di rifrazione.
I minerali birifrangenti
sono in grado di sdoppiare
un fascio di luce che li attraversa.
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Calcit&
Per il riconoscimento dei minerali sono utili anche le proprietà
organolettiche, rilevabili con i nostri organi di senso.

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Composizione della crosta terrestre

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ZANICHELLIComposizione della crosta terrestre
La crosta terrestre è costituita
principalmente da otto
elementi chimici, tra i quali
ossigeno e silicio prevalgono.
Alluminio (AL) 8,1%
Ferro (Fe) 5,0%
Calcio [Cal3,6%
Ossigeno 10)
74%
Sodio [Na] 2,8%
Potassio [K] 2,6%
Magnesio (Mg) 2,1%
Silicio (Si)
74%
Altri 1,5%I minerali più diffusi: i silicati
I silicati sono costituiti da silicio, ossigeno e metalli (Al, Fe,
Mg) a formare i gruppi silicato con geometria tetraedrica.
I silicati possono essere divisi in due gruppi:

i silicati femici hanno un'alta percentuale
di ioni metallici, soprattutto ferro e magnesio.
Sono minerali molto scuri e densi.

i silicati sialici hanno una bassa percentuale
di ioni metallici.
0
Si
Contengono silicio e alluminio, sono più chiari
dei silicati femici.
.
Nel gruppo silicato un atomo
di silicio forma quattro legami
con altrettanti atomi di
ossigeno, ciascuno dei quali
può formare ancora un
legame.

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Le rocce

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ZANICHELLILe rocce

• Le rocce sono aggregati di
  minerali che si sono formati a
  seguito di processi
  litogenetici.
• A differenza dei minerali, non
  hanno proprietà costanti.
• In base al processo di
  formazione, si riconoscono
  rocce magmatiche,
  sedimentarie e metamorfiche.
  Rocce
  sedimentarie
  8%
  Rocce
  metamorfiche
  27%
  Rocce
  magmatiche
  65%

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Le caratteristiche delle rocce

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ZANICHELLILe caratteristiche delle rocce
Per effettuare il riconoscimento di un campione di roccia, è bene
distinguere:
La struttura, ossia le
caratteristiche dei minerali che la
compongono. Essa dipende dalla
modalità di formazione della
roccia.
La composizione mineralogica,
ossia la percentuale con cui sono
presenti i minerali che
costituiscono la roccia.Le rocce magmatiche
Sono quelle che si formano per solidificazione di magma o lava.
Un magma è una miscela molto calda di silicati e gas, che si forma nella
litosfera.
Quando un magma fuoriesce nel corso di un'eruzione vulcanica,
diventa lava in quanto perde la componente gassosa.
Le rocce magmatiche intrusive si formano per lenta solidificazione di
una massa di magma in profondità.
Le rocce magmatiche effusive derivano dalla rapida solidificazione di
una massa di lava in superficie.

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La formazione delle rocce magmatiche

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ZANICHELLILa formazione
delle rocce magmatiche
Rocce magmatiche effusive
Il magma si forma per
fusione di masse di
roccia circoscritte.
Crosta
Magma
Rocce
magmatiche
intrusive
Magma
Mantello

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La struttura delle rocce intrusive

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ZANICHELLIa) La struttura delle rocce intrusive
Il processo di lenta solidificazione è necessario per la

• 
  £
  formazione del reticolo cristallino.
• Hanno una struttura granulare: il gas infatti rimescola il fluido e
  facilita la formazione di cristalli visibili a occhio nudo, con colori
  diversi e forme più o meno regolari
  ma sempre sfaccettate.
  Già a occhio nudo è
  possibile osservare
  i cristalli in questa
  superficie levigata
  di granito.
  Questa immagine al microscopio mostra i
  cristalli, piuttosto grossi e di colori diversi,
  dei minerali che formano il granito.

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La struttura delle rocce effusive

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ZANICHELLIb) La struttura delle rocce effusive
Le rocce effusive possono avere:

struttura porfirica in cui sono presenti cristalli visibili
a occhio nudo immersi in una massa microcristallina
o vetrosa, detta pasta di fondo. Cristalli e pasta di
fondo si formano in tempi diversi
Il basalto mostra una
pasta di fondo omogenea
in cui si distinguono alcuni
cristalli.
A
La pomice è una
roccia porosa e
poco densa.
B
L'ossidiana è una
roccia vetrosa e
compatta.

struttura vetrosa non contiene
cristalli, ma è una miscela di materiali
amorfi in cui non è possibile
distinguere un minerale dall'altro.

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ZANICHELLI