Il globo terrestre- riassunti PT1 PDF

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Riassunto dei principali capitoli...

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CAP.6 CROSTA TERRESTRE: MINERALI E ROCCE 4 - LE ROCCE 4.1 LO STUDIO DELLE ROCCE - Nella maggior parte dei casi, una roccia è un aggregato naturale di diversi minerali, talvolta anche di sostanze non cristalline, di solito compatto, che forma una massa ben individuabile. - Le rocce sono per > parte eterogenee, ovvero costituite da più specie di minerali; talvolta si incontrano rocce omogenee o monominerali, formate da un solo minerale (es. ammasso di calcare, gesso o salgemma). [nb anche quelle omogenee hanno tracce di altri minerali che tolgono alla roccia quell'uniformità chimica tipica dei minerali] - Lo studio di una roccia inizia sul terreno con l'osservazione di caratteristiche macroscopiche (aspetto omogeneo o livelli diversi, presenza o - di stratificazione, durezza, colore, presenza di minerali o fossili) ma per la definizione precisa si ricorre a prove di laboratorio più approfondite (osservazione al microscopio, esame raggi x, analisi chimica quantitativa/qualitativa).

4.2 I PROCESSI LITIGENETICI Le masse rocciose di cui è costituita la crosta si originano ed evolvono in condizioni varie. E’ possibile individuare 3 principali processi litogenetici (generatori di rocce): 1. P. MAGMATICO è caratterizzato dalla presenza iniziale di un materiale fuso detto magma che risale dall'interno della Terra in condizioni di pressione molto varie. La progressiva diminuzione della temperatura porta alla cristallizzazione del fuso e alla formazione di aggregati di minerali che costituiscono le rocce magmatiche o ignee; 2. P. SEDIMENTARIO inizia con l’alterazione e erosione dei materiali rocciosi che affiorano in superficie ad opera degli agenti esogeni (acqua, vento, ghiaccio) e si completa con il trasporto e l'accumulo dei materiali erosi. Si arriva quindi alla formazione delle rocce sedimentarie e, visto che il processo si svolge sulla superficie terrestre, è caratterizzato da bassa pressione e temperatura; 3. P. METAMORFICO consiste nella trasformazione di rocce preesistenti che si trovano in condizioni ambientali diverse da quelle in cui si sono originate. La trasformazione avviene all'interno della Terra allo stato solido: i minerali preesistenti, non più stabili, sono distrut e se ne formano altri in equilibrio con le nuove condizioni. Il processo che porta alle rocce metamorfiche è caratterizzato da alta pressione e temperatura compresa tra i 300 e 800 C. La superficie della Terra è composta per il 60% da rocce metamorfiche, 35% ignee e 5% sedimentarie. Quelle metamorfiche sono le sole presenti nella parte più profonda della crosta.

5- ROCCE MAGMATICHE 5.1 DAL MAGMA ALLE ROCCE MAGMATICHE Un magma è un materiale fuso che si forma per cause diverse entro la crosta o la parte alta del mantello. Queste masse fuse sono miscele complesse di silicati ad alte temperature ricche di gas in esse disciolti. Se dopo la sua formazione, il magma subisce un raffreddamento, inizia un

processo di cristallizzazione da cui si separano vari tipi di minerali, dalla cui aggregazione finale nascerà una nuova roccia. Le rocce magmatiche si dividono in 2 gruppi, con caratteristiche diverse: 1. R. INTRUSIVE si originano dai magmi che solidificano in profondità, circondate da altre rocce. Si formano quindi quando c’è impossibilità per la massa fusa di giungere in sup. Il raffreddamento avviene in tempi molto lunghi: tutto il fuso arriva a cristallizzare e la roccia intrusiva che ne deriva è interamente formata da cristalli di grandi dimensioni. Presentano una struttura granulare olocristallina. Gli ammassi rocciosi intrusivi (batoliti) possono arrivare in superficie grazie alla combinazione dei movimenti della crosta e della lenta demolizione delle rocce sovrastanti. 2. R. EFFUSIVE si originano qualora il magma, spinto dalla pressione dei gas in esso disciolti, trova una via di risalita (fratture della crosta), trabocca in superficie e solidifica all'aria libera. La t passa rapidamente da 1000°C a quella ambiente e la pressione scende drasticamente in pochissimo tempo (gas e vapori si disperdono nell’aria e la massa fluida diventa lava). Solo piccola parte della massa magmatica si trasforma in cristalli di dimensioni apprezzabili mentre sta risalendo; il resto solidifica in superficie e lo fa così velocemente che i cristalli non hanno il tempo di accrescersi. Si forma così un mosaico di cristalli minuscoli o una massa omogenea almeno in parte vetrosa. Poiché atomi e gruppi di atomi non hanno avuto il tempo di organizzarsi in reticoli cristallini, le rocce effusive hanno struttura porfirica.

5.2 CLASSIFICAZIONE DEI MAGMI I magmi possono avere una composizione chimica diversa e la cristallizzazione può portare a rocce diverse per tipi di minerali in essi aggregati. La distinzione tra i magmi si basa sul loro contenuto in silice, composto chimico (Si02) che può cristallizzare come silice libera formando il minerale quarzo. La silice combinata indica invece la quantità totale di silice e di ossigeno che, legati in tetraedri, si combinano con altri elementi e formano la struttura dei silicati. I MAGMI si dividono in: ACIDI

NEUTRI BASICI

ULTRABASICI

ricchi di silice (65% in peso) e alluminio comp intermedia (52-65% silice) silice < 52%; ricchi magn, ferro calcio silice < 45%

danno origine a rocce acide o sialiche (densità 2,7g/cm3) povere di silicati, ricche di allumino-silicati e di una certa quantità di silice libera che solidifica in granuli di quarzo danno origine a rocce neutre con densità > rispetto alle acide e rapporto equilibrato tra silicati e allumino-silicati danno origine a rocce basiche o femiche, scure, con densità vicina a 3, ricche di silicati e prive di silice libera danno origine a rocce ultrabasiche o ultrafemiche, molto scure, densità > 3, formate da silicati di ferro e magnesio

6- L'ORIGINE DEI MAGMI Le frequenze con cui si ritrovano i tipi di rocce ignee non sono simili: tra le rocce intrusive il 95% ha composizione acida (graniti), mentre tra quelle effusive il 98% sono basiche o neutre. Tale distribuzione dipende dalla provenienza del magma:

- se la fusione avviene ad una profondità > 35km (cioè nel mantello), essa porta alla formazione di un magma primario di composizione prossima a quella del basalto. Ad alta temperatura il magma è molto fluido, tanto da poter risalire in superficie prima di cristallizzarsi e dare origine alle r effusive. - se la fusione avviene a minori profondità (nella crosta) porta alla formazione un magma anatettico. Ha elevata viscosità (per la presenza di residui ancora solidi) perciò si muove con difficoltà e tende a cristallizzare in profondità, formando batoliti granitici.

7- ROCCE SEDIMENTARIE Il termine sedimentazione indica la deposizione e l'accumulo (su terre emerse o sul fondo di bacini acquatici) di materiali di origine organica e inorganica trasportati dagli agenti esogeni. Tale processo avviene quotidianamente e il lento passaggio da sedimenti (formati da frammenti distinti) a rocce sedimentarie vere e proprie avviene per un insieme di fenomeni che prende il nome di diagenesi. Tra questi, il più comune è la litificazione, che avviene per compattazione (dovuta al peso dei materiali che via via si sovrappongono e che, comprimendo i sedimenti sottostanti, riducono gli spazi vuoti tra i singoli frammenti) o cementazione (dovuta da acque che circolano tra i pori dei sedimenti che portano in soluzione altre sostanze che col tempo riempiono i pori cementando i granuli). Le rocce sedimentarie sono suddivise in 3 grandi gruppi: 1. ROCCE CLASTICHE O DETRITICHE sono formate dai frammenti (clasti) di altre rocce. Per risalire all'ambiente di formazione, si considera la dimensione dei clasti; rientrano in questa categoria i conglomerati, le arenarie, le argille, le marne e le piroclastiti. 2. ROCCE ORGANOGENE sono formate dall'accumulo di sostanze legate all’atvità biologica. Sulla base del modo in cui si è formato l'accumulo, si distinguono 3 categorie, che riflettono diversi ambienti di origine: r bioclastiche, r biocostruite, depositi organici. 3. ROCCE DI ORIGINE CHIMICA si formano per fenomeni chimici come le precipitazioni.

CAP.7 GIACITURA E DEFORMAZIONE DELLE ROCCE 3- ELEMENTI DI TETTONICA 3.1 COME SI DEFORMANO LE ROCCE - Il tipo di deformazione e le strutture che ne derivano sono legate al modo in cui si comportano i corpi solidi sottoposti a una sollecitazione. Secondo la legge di Hooke (che descrive il comportamento di un corpo solido ideale), le deformazioni sono sempre direttamente proporzionali alle forze che le provocano. Nei solidi reali, invece, quando lo sforzo supera un certo valore, il corpo, al cessare della sollecitazione, non acquista più la sua forma iniziale: si è raggiunto il limite di elasticità, oltre il quale la deformazione è plastica ovvero permanente. Se lo sforzo aumenta ancora, il corpo si rompe in corrispondenza di un valore della sollecitazione tipico di ogni materiale, chiamato carico di rottura. - La natura delle rocce influisce sul loro comportamento. Molte rocce sono rigide, cioè si comportano in modo elastico ma fragile: oltre un certo valore dello sforzo, si rompono. Altre si comportano in modo plastico o dutle: anche con un piccolo sforzo si deformano in modo permanente (argille). Altre ancora hanno un comportamento intermedio: fino ad un certo valore dello sforzo reagiscono in modo elastico; oltre tale valore si comportano plasticamente. Il comportamento di una roccia sottoposta a deformazione può anche cambiare per l'influenza di alcuni fattori variabili (che favoriscono la deformazione plastica delle r, anche di quelle rigide): 

  

Pressione litostatica cui è sottoposta una roccia all'interno della crosta dovuta al carico delle rocce che la circondano: aumenta con la profondità e con lei aumenta anche l'intervallo in cui si registra la deformazione plastica Temperatura: quando aumenta, risulta facilitato un comportamento plastico Presenza di fluidi riduce l'intervallo di elasticità e facilita comportamento plastico Velocità di deformazione: materiali che si comportano in modo fragile quando sono sollecitati bruscamente, si comportano in modo plastico se la sollecitaz agisce per t lunghi

3.2 QUANDO LE ROCCE SI ROMPONO: LE FAGLIE Gli sforzi in atto nel pianeta possono sollecitare in modo diverso 2 parti contigue di un settore di crosta oppure è lo stesso settore che presenta resistenza diversa nelle sue parti. In entrambi i casi, se lo sforzo applicato è abb intenso, tra le due parti diversamente sollecitate si forma una lunga e profonda lacerazione ed esse scivolano per decine e centinaia di m: se, esauritosi il fenomeno, le 2 parti risultano reciprocamente spostate, la frattura viene detta faglia. La superficie lungo la quale si è verificato il taglio si chiama superficie di faglia. Le rocce ai lati della faglia risultano frantumate per la frizione subita durante il movimento: si parla di brecce di frizione e sono la traccia più evidente della presenza di una faglia. L'entità dello spostamento di una parte rispetto all'altra si chiama rigetto e può variare da qualche decina di cm a migliaia di m.

Le faglie vengono distinte in base alla giacitura del piano e a come è avvenuto il movimento reciproco delle due parti. La direzione del movimento si ricava dalle strie, incisioni che si producono sul piano di faglia per il forte attrito tra i due blocchi in movimento. Si distinguono: 



FAGLIE CON PIANO DI TAGLIO INCLINATO la faglia può essere:  diretta: il blocco di rocce che si trova sopra il piano di taglio risulta spostato verso il basso rispetto a quello contiguo. Il settore di crosta interessato risulta allargato e si parla di tettonica distensiva  inversa: il blocco di rocce che si trova sopra il piano di taglio risulta spostato verso l'alto rispetto a quello contiguo. Il settore di crosta interessato risulta accorciato e si dice tettonica compressiva FAGLIE CON PIANO DI TAGLIO VERTICALE i 2 blocchi risultano, in genere, uno sollevato e l’altro abbassato; il movimento può essere avvenuto verticalmente o obliquamente questo si deduce dalla direzione delle strie. Quando invece il piano e verticale ma le strie indicano che il movimento e stato orizzontale, si parla di faglie trascorrenti

Le faglie sono raramente isolate: di regola, sono associate in sistemi, tanto più abbondanti quanto più rigido è stato il comportamento delle rocce che hanno subito sollecitazioni. Una tipica associazione di faglie dirette è quella che determina una fossa tettonica: 2 sistemi paralleli di faglie disposte a gradinata provocano l'abbassamento della striscia di crosta tra essi interposta (fossa) rispetto alle 2 parti laterali. Se 2 o più fosse tettoniche si fiancheggiano, i settori che le separano si dicono pilastri. Alle fosse tettoniche corrispondono vede depressioni morfologiche chiamate rif valleys: la più celebre è la Great Rift Valley dell'Africa orientale (lunga 6000 km e larga 40/60); un'altra nota è quella lungo la valle del Reno.

3.3 QUANDO LE ROCCE SI FLETTONO: LE PIEGHE Molte rocce, come le argille o il gesso, hanno ampi intervalli di plasticità. Possono comportarsi in questo modo anche rocce più rigide (es calcari) purché siano ben stratificate. Infat, i numerosi piani di stratificazione facilitano il piegamento per molti piccoli movimenti differenziali tra uno strato e l'altro. Molte altre rocce acquistano invece un comportamento plastico se si trovano in profondità entro la crosta (alta pressione e temp). Comunque, se le sollecitazioni rimangono entro I’ntervallo di plasticità di una roccia, il risultato sarà una deformazione senza interruzione degli strati, che si manifesta sotto forma di tipi diversi di pieghe. Le più frequenti sono le successioni di anticlinali e sinclinali: le prime hanno convessità verso l'alto, le seconde verso il basso. L'ampiezza di una p può variare da pochi dm a migliaia di m, la lunghezza è sempre molte volte la sua larghezza. La direzione di allungamento della piega è importante perché è perpendicolare alla direzione della spinta che ha provocato la deformazione: questo permette di capire come si è mossa la crosta in una regione.

CAP.8 I FENOMENI VULCANICI 1. IL VULCANISMO 1.1 L'ATTIVITA' VULCANICA Il vulcanismo è un processo importantissimo attraverso il quale la Terra si è formata e continua a trasformarsi; il v più grande è su Marte e l'atvità v più intensa è quella di lo, satellite più interno di Giove. L'atvità v può manifestarsi in modi molto diversi, dalla tranquilla effusione di lava a esplosioni così violente da sconvolgere un'ampia regione. Ma il vulcanismo è comunque un fenomeno essenzialmente unitario e il suo ruolo è quello di trasferite grandi quantità di materiali dall'interno all'esterno del pianeta. Tutto questo avviene attraverso la continua fusione di rocce in profondità, seguita dalla risalita dei materiali fusi (magmi) e dalla loro solidificazione, per raffreddamento, in superficie. Questo meccanismo non solo ha contribuito alla formazione e all'accrescimento della crosta solida del pianeta, ma ha anche, con la dispersione in superficie di gas e vapori, portato alla formazione dell'atmosfera e dell'idrosfera.

1.2 I MAGMI Un aspetto del vulcanismo che appare comune a tutte le sue manifestazioni è la risalita dall'interno della Terra di materiale roccioso allo stato fuso. Questo, mescolato a gas e vapori ad alte temperature, giunto in superficie si raffredda rapidamente e si solidifica. Tali masse fuse, magmi, si originano all'interno della crosta e della parte alta del mantello. L' attività vulcanica può innescarsi improvvisamente in qualche settore della superficie terrestre e persistervi per un tempo più o meno lungo prima di estinguersi per il venir meno di quelle condizioni che avevano provocato la formazione di magma. Il processo di fusione avviene gradualmente: materiale molto caldo, ma ancora solido, si trasforma man mano in una massa di consistenza pastosa al cui interno si trovano minuscole gocce di magma. Quando un volume compreso tra 15 e 20% del materiale originario è ormai fuso, le singole gocce trovano spazio per muoversi e fondersi tra loro in una massa fluida continua che tende a muoversi verso l'alto per minor densità rispetto al materiale circostante, rimasto solido. La risalita è rapida e avviene attraverso le fessure delle rocce sovrastanti. La velocità di risalita di una massa di magma dipende da vari fattori: viscosità, volume, profondità della zona d'origine, temperatura delle rocce attraverso cui risale. Se il magma arriva in superficie si innescano i fenomeni vulcanici con una molteplicità di forme e di prodotti giustificata dalle diverse condizioni in cui i magmi si originano in profondità e risalgono in superficie.

2- EDIFICI VULCANICI, ERUZIONI E PRODOTTI DELL'ATTIVITA' VULCANICA 2.1 LA FORMA DEGLI EDIFICI VULCANICI

Si usa il termine magma quando il materiale fuso si trova all'interno della crosta, quando fuoriesce in superficie perdendo la > parte di gas e vapori, si parla di lava: gas e vapori vanno ad arricchire l’atmosfera, mentre i prodot solidi si accumulano fino a costruire l' edificio vulcanico che si accresce nel punto in cui il materiale fuso fuoriesce. Il condotto vulcanico di forma cilindrica mette in comunicazione l'edificio esterno con l’area di alimentazione e di solito, nella risalita, il magma può ristagnare in una camera magmatica a debole profondità. La forma di un edificio vulcanico dipende dal tipo di prodotti eruttati ed è un'informazione importante sulla natura del vulcano. Si riconoscono essenzialmente 2 tipi di vulcani: •

•

vulcani-strato si formano quando fasi di effusioni laviche si alternano con periodi di effusioni esplosive di frammenti sminuzzati di lava che si depositano poi intorno al cratere dando origine a piroclastiti; tipica forma conica, alternanza colori più scuri (fuso) e chiari (piroclastiti) vulcani a scudo (Hawaii e Islanda) hanno forma appiatta dovuta alla notevole fluidità delle lave eruttate che scorrono per molti km in larghe colate prima di solidificarsi; no esplosioni.

2.2 DIVERSI TIPI DI ERUZIONE In uno stesso vulcano possono alternarsi o succedersi nel tempo tipi di atvità diversi. I fattori che più influenzano il tipo di eruzione sono la viscosità del magma (alta nei magmi acidi, meno in quelli basici) e il contenuto in aeriformi. Ecco i diversi tipi di eruzione:  ATTIVITA' EFFUSIVA DOMINANTE magma fluido e contenuto in acqua variabile:  Eruzioni di tipo hawaiano: caratterizzate da abbondanti effusioni di lave molto fluide che danno origine ai vulcani a scudo in cui la sommità è occupata da un'ampia depressione (caldera), delimitata da ripide pareti e formatasi per il collasso del tetto della camera magmatica. Dalle lave fluide, i gas si liberano tranquillamente, ma nella loro fuga possono trascinare per un tratto get di lava fusa e si innalzano fontane di lava.  Eruzioni di tipo islandese: hanno caratteristiche simili ma la lava, sempre molto fusa, fuoriesce da lunghe fessure invece che da un edificio centrale.  ATTIVITA' EFFUSIVA PREVALENTE magma meno fluido:  Eruzioni di tipo stromboliano: predomina un'atvità esplosiva più o meno regolare. La lava, abbastanza fluida ma meno dei casi precedenti, ristagna periodicamente nel cratere, dove inizia a solidificare. Si forma così una crosta solida al di sotto della quale si accumulano i gas che continuano a liberarsi dal magma: la pressione di questi gas cresce fino a far saltare la crosta con modeste esplosioni che lanciano in aria brandelli di lava fusa. Esaurita la spinta dei gas, la lava torna a ristagnare sul fondo del cratere e si forma una nuova crosta solida.  ATTIVITA' MISTA EFFUSIVA-ESPLOSIVA magma viscoso e contenuto in aeriformi elevato:  Eruzioni di tipo vulcaniano (da isola Vulcano, Eolie) meccanismo simile a quello Stromboliano, ma lava più viscosa; i gas quindi si liberano con più difficoltà e la lava solidifica in un tappo molto spesso. I gas impiegano tempi molto lunghi per raggiungere pressioni tali da vincere l'ostruzione. Quando avviene, l'esplosione è violentissima.  Eruzioni di tipo pliniano (da Plinio il Giovane che nel 79 dc descrive l'eruzione del Vesuvio) estrema viole...