Finalità didattiche
Perché studiare le rocce e i minerali?

Sviluppare la capacità di lettura del territorio che ci circonda nei suoi
aspetti naturali e antropici, attraverso l’applicazione consapevole dei
processi di indagine caratteristici delle Scienze della Terra;

Sviluppare la comprensione dell’importanza delle risorse che l’uomo trae
dalla Terra, anche in rapporto ai problemi conseguenti all’utilizzazione di
quelle esauribili e di quelle rinnovabili;

Sviluppare un atteggiamento critico nei confronti della programmazione e
pianificazione del territorio anche in relazione ai rischi geologici;

Sviluppare la comprensione delle relazioni che intercorrono tra le Scienze
della Terra e le altre discipline scientifiche, anche in riferimento alle
attività umane.
Carolina Messana VIII Ciclo sissis
Carolina Messana VIII Ciclo sissis
I magmi sono materiali naturali allo stato fuso che
possono contenere anche una certa quantità di
cristalli. Nella quasi totalità, i fusi sono silicatici e
raggiungono temperature massime di circa 1200 ºC;
solo alcuni, volumetricamente insignificanti, sono
composti in prevalenza da carbonati e raggiungono
temperature massime molto inferiori (intorno a 700
°C).
Carolina Messana VIII Ciclo sissis
Colata di lava basaltica (Kilauea, Hawaii)
Il processo magmatico
comprende la formazione di tutte le rocce
la cui genesi è correlata alla consolidazione
di masse fuse definite magmi.
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Natura dei magmi
Nei magmi sono presenti pressoché tutti gli elementi esistenti
nella Terra; alcuni di questi rappresentano la cosiddetta
componente volatile vale a dire i gas disciolti nella fase fusa.
Si distinguono magmi:
Basici
Intermedi
Acidi
SiO2 < 52%
52% < SiO2 < 66%
SiO2 > 66%
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La COMPONENTE VOLATILE dei magmi
La componente volatile o, più
semplicemente, i volatili,
come mostrano le
emanazioni vulcaniche, sono
costituiti, per la massima
parte, da
H2O, CO2 ,CO, SO2, H2S,
H2, S e O
Anak Krakatua (foto: Robert e Barbara Decker)
cui si aggiungono altri costituenti presenti in quantità minori
quali
N2, Ar, HCl, HF e B
Le abbondanze relative di questi gas sono correlate al tipo di
magma; la quantità dei restanti componenti è sempre di gran
lunga inferiore a quella dell’H2O e della CO2 presenti in tenori
variabili, rispettivamente, dal 30 all’80% e dal 10 al 40% delle
moli della fase vapore. Carolina Messana VIII Ciclo sissis
Come si sciolgono i volatili
Per sciogliere i volatili nei magmi sono
necessarie elevate pressioni; se queste
diminuiscono, come avviene quando il
magma si avvicina alla superficie, i
volatili essolvono dal fuso [= si liberano
formando una fase separata]
generando i boli di vapore tipici di
quasi tutti i vulcani attivi.
Qualcosa di simile avviene anche
quando si stappano le bottiglie di
birra.
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0,1 GPa (GigaPascal)
= 1 kbar
= 1000 bar
= 10000 m di H2O
=  3 km di roccia
La solubilità dell’H2O nei fusi silicatici
aumenta proporzionalmente alla pressione.
Fuso basaltico (B), andesitico (A), albitico (Ab), e di una
pegmatite granitica (P)
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I MAGMI possono
CONSOLIDARE
CRISTALLIZZARE
Trasformarsi in
vetri = masse solide
amorfe che, sotto il
profilo
termodinamico, sono
ancora liquidi
sopraraffreddati
Formare cristalli =
sostanze che hanno un
preciso ordinamento
strutturale ed un
identico chimismo in ogni
loro porzione
Carolina Messana VIII Ciclo sissis
Cristallo (dal greco: cristallos, propriamente, ghiaccio). Corpo allo
stato solido che si sviluppa in forma poliedrica (cioè delimitata da
facce piane che si intersecano secondo spigoli e vertici) legata a
particolari caratteristiche dell’edificio cristallino.
Un cristallo idealmente perfetto è costituito da un reticolo
tridimensionale regolare, formato da una successione di "celle
elementari" contenenti ciascuna un’identica distribuzione di
atomi o ioni. Si chiamano cristalline le sostanze che allo stato
solido assumono spontaneamente forma geometrica regolare; le
altre sostanze sono dette amorfe.
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Caratteristica essenziale dello stato cristallino è la disposizione
reticolare ordinata, secondo un omogeneo periodico,
discontinuo, degli atomi costituenti la sostanza. Tale
disposizione si ripete invariata nelle tre dimensioni e ammette
quindi che, traslando di un certo periodo secondo tre possibili
vettori non complanari, ogni atomo ritrovi il suo uguale in
identica posizione.
Nei gas, nei liquidi, nei solidi non cristallini abbiamo invece
che, o le molecole, o gli atomi, o gli ioni presenti hanno
disposizione disordinata e (per i soli fluidi) continuamente
mutevole. Possiamo quindi contrapporre al disordine dei fluidi
e dei solidi non cristallini l’ordine delle fasi cristalline.
La differenza sostanziale tra i solidi cristallini e i fluidi e i solidi
non cristallini dall’altra, si concretizza ulteriormente se
prendiamo in considerazione il concetto di omogeneità.
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Quando effettuiamo una qualsiasi misurazione di una proprietà fisica
direzionale o vettoriale può accadere che il solido sia anisotropo se la
misura è effettivamente diversa al cambiare della direzione;
se invece la misura rimane costante per qualsiasi direzione esaminata il
solido è detto isotropo per quella proprietà fisica.
La definizione di isotropia e anisotropia è direttamente legata alla
definizione di stato cristallino, stato amorfo e vetroso.
I solidi cristallini mostrano sempre anisotropia per almeno una
proprietà fisica direzionale o vettoriale, quelli amorfi o vetrosi sono
isotropi per tutte.
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L'anisotropia è perciò una conseguenza della disposizione ordinata e
periodica degli atomi mentre al contrario nei solidi amorfi o vetrosi,
in cui non è presente l'ordinamento degli atomi, tutte le direzioni
sono statisticamente equivalenti e perciò i valori di una proprietà
fisica sono costanti in qualunque direzione vengano misurati.
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RAFFREDDAMENTO REPENTINO
Quando un magma è esposto a temperature relativamente basse (atmosfera
terrestre o acqua in superficie) non ha il tempo di adeguare la sua energia
per formare cristalli organizzati. Il risultato è la formazione di vetro.
Ossidiana
Pomice
La struttura della pomice e dell’ossidiana
è composta essenzialmente di vetro, ad
indicare la sua formazione all’interfaccia
tra il vulcano e l’aria.
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La pomice è una roccia
magmatica ad elevatissima
porosità.
Essa si forma principalmente da
eruzioni di tipo esplosivo, quindi da
magmi acidi, ad elevato contenuto
in silice, e la porosità è dovuta alla
formazione di bolle di gas in una
struttura simile alla schiuma.
Il rapido raffreddamento mantiene
la struttura vescicolare, mentre la
parte solida è costituita da silice
amorfa.
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Uso e industria
La pomice in polvere viene usata principalmente per la chiusura dei pori
del legno nella preparazione del fondo della lucidatura a tampone per
operazioni di restauro ed anche in tutte le operazioni in cui si necessita
di un abrasivo naturale.
A livello solido viene usata in cosmetica come abrasivo dei duroni e dei
calli ai piedi.
Curiosità
La pietra pomice, data la sua elevata porosità è
l'unica pietra a galleggiare nell'acqua.
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La Pietra Pomice di Lipari
Bianca e leggera, la pietra pomice di Lipari ha, da sempre, costituito uno dei suoi punti forti, in passato per il commercio ed oggi come
attrattiva turistica. Segno evidente della sua origine vulcanica, insieme alle ossidiane che si trovano numerose nell'isola, la pomice è il
frutto di un'attività vulcanica passata, conclusasi diversi anni fa. Vari crateri si ergono lungo il paesaggio, un orizzonte misto a roccia
nera, manto verde e monti dalle facciate bianche: un quadro piuttosto suggestivo si presenta agli occhi del turista che non può far altro
che ammirare estasiato. Le cave principali di pomice si trovano a Porticello. In questa baia sono presenti molte fabbriche, oggi ormai in
disuso, solo una era in funzione ma la Soprintendenza ai Beni Culturali ha deciso di bloccare totalmente l'estrazione di questa
pietra.Questa decisione ha segnato una svolta nella vita dell'isola, poiché il commercio e l'estrazione di pietra pomice ha segnato più di
due secoli della storia sociale di Lipari. Gli scarti delle lavorazioni delle fabbriche negli anni hanno formato colline di questa polvere
finissima bianca che si getta dolcemente sul mare. I bagnanti possono salire su queste colline, cospargersi di polvere, che ha un effetto
levigante assicurato, e poi gettarsi fino ad arrivare nelle acque cristalline che circonda questo paradiso immerso nel Mediterraneo. Queste
colate anomale, sgorgate dai crateri della parte settentrionale dell'isola, sono oggetto di una discussione che da una parte vede chi aveva
fatto di queste cave il proprio sostentamento e dall'altra chi ha lottato per salvaguardare un paradiso forse unico al mondo.
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Ossidiana
- Roccia effusiva;
- Basso contenuto siliceo;
Assomiglia a vetro nero. Il vetro
presenta uno stato di aggregazione
delle molecole di tipo liquido (un
liquido ad altissima viscosità).
Riscaldandolo, la viscosità diminuisce
sempre più e, nell'intervallo dagli 800
ai 1100 gradi circa, esso può essere
lavorato.
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