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geologia e mineralogia

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La crosta terrestre è costituita da elementi molto diversi tra loro, chiamati rocce, ognuna delle quali è formata da una associazione di minerali, corpi omogenei fisicamente e chimicamente con una composizione chimica ben definita. Ogni minerale ha delle precise proprietà e una forma tipica, e la maggior parte di essi è limitata da superfici piane, da spigoli e da angoli diedri: sono i cristalli. L'aspetto esterno di un cristallo dipende strettamente dalla sua struttura atomica, infatti i suoi atomi presentano una disposizione geometrica regolare.
Esistono in natura circa 3000 specie minerali, composte di 92 elementi chimici, ma solo 40-50 di esse si trovano molto di frequente: ad esempio il quarzo, i feldspati, le miche, i pirosseni, gli anfiboli, l'olivina. Questi minerali costituiscono la maggior parte delle rocce.

- Rocce plutoniche: il magma (la lava fluida ed incandescente che si trova all'interno della Terra) è cristallizzato lentamente in profondità. Secondo il loro contenuto decrescente in silice si classificano in:
               - granito (quarzo, feldspato, mica)
               - sienite (feldspato, mica, anfibolo, pirosseno)
               - diorite (plagioclasio, anfibolo, pirosseno, biotite)
               - gabbro (plagioclasio, anfibolo, pirosseno, olivina)
               - peridotite (olivina, pirosseno, anfibolo)

- Rocce effusive (o vulcaniche): il magma è fuoriuscito da una eruzione vulcanica e si è raffreddato velocemente. Secondo il loro contenuto decrescente in silice si classificano in:
               - lipariti e porfidi quarziferi (quarzo, feldspato, biotite, anfibolo, pirosseno, vetro)
               - trachiti e porfidi non quarziferi (feldspato, biotite, anfibolo, pirosseno, vetro)
               - fonoliti (feldspato, pirosseno, nefelina, leucite)
               - andesiti (feldspato, biotite, anfibolo, pirosseno, vetro)
               - basalti e melafiri (plagioclasi, pirosseno, olivina, vetro)

- Rocce filoniane: il magma è penetrato nelle fratture delle rocce dove è cristallizzato.

In base alla composizione chimica, le rocce magmatiche si dividono inoltre in:
- Rocce acide, ricche di silice. Generalmente di colore chiaro, contengono come minerali fondamentali il quarzo, i feldspati e le miche.
- Rocce basiche, povere di silice. Generalmente scure, sono ricche di pirosseni e anfibole.

Derivano dalla decomposizione e dall'alterazione di rocce più antiche, i cui prodotti di distruzione sono stati trasportati dalle acque, dal vento o dal ghiaccio. Si dividono in:
- sedimenti clastici: possono essere incoerenti (ghiaia, sabbia, ecc.) oppure cementati da argilla, calcare o quarzo (arenarie, argilloscisti, ecc.)
- sedimenti chimici: le sostanze presenti nell'acqua sono precipitate per l'evaporazione dell'acqua o altro (salgemma, gesso, calcare, limonite, bauxite, ecc.)
- sedimenti organici: formati dall'accumulo di residui di animali o piante (calcare fossilifero, carbone, ecc.)

A seconda delle dimensioni dei granuli, le rocce sedimentarie si dividono in:
- breccia (frammenti cementati grossi e angolosi)
- conglomerato (frammenti a forma di ciottoli arrotondati)
- arenarie (granuli di quarzo molto fini, a volta non distinguibili ad occhio nudo)
- calcari, marne, argille (i granuli sono inferiori a 0,02 mm)

Si sono formate a partire da rocce sedimentarie sottoposte a forti pressioni e di elevate temperature nelle profondità della Terra. I minerali che componevano inizialmente queste rocce sono stati fusi e trasformati in altri minerali.
Alcune di queste rocce assomigliano, per la composizione, a rocce plutoniche, ma sono stratificate come le rocce sedimentarie da cui sono derivate. Ad esempio, il granito diventa gneiss, il calcare diventa marmo, l'arenaria diventa quarzite, l'argilloscisto diventa micascisto.

Minerali di origine magmatica
La maggior parte dei minerali si forma nelle zone profonde della Terra, dove la pressione raggiunge migliaia di atmosfere e la temperatura arriva a 900°-1300°. Lì si trova la massa fluida e bollente chiamata magma, miscela di ossidi e di silicati fusi più o meno saturi di gas e di vapore acqueo.
Una parte del magma, a causa dei movimenti della crosta terrestre, risale attraverso alcune spaccature negli strati meno profondi (e più freddi) della crosta terrestre, la sua temperatura diminuisce e cominciano a cristallizzare i primi minerali: i meno densi rimangono negli strati superiori e i più pesanti affondano lentamente.
Nella fase successiva i cristalli si accrescono fino a quando il magma non si sarà completamente solidificato.
Nella fase finale rimane un residuo magmatico più fluido, ricco di elementi volatili, gas e vapore acqueo. Una parte dei gas può rimanere racchiusa nelle rocce, può formarvi delle cavità a forma di mandorla che successivamente possono riempirsi di quarzo, agata o calcedonio.
Ma la maggior parte dei gas e del vapore acqueo arriva in superficie attraverso le spaccature delle rocce, depositando sulle pareti nuovi minerali (stadio idrotermale).

Minerali formati per alterazione
L'azione degli agenti esogeni (pioggia, vento, gelo, ecc.) sulle rocce è molto lenta ma continua, e può trasformare profondamente i minerali. Ad esempio, i feldspati si trasformano in caolino, l'olivina si altera in serpentino, la pirite (gialla) in limonite (bruna), ecc.
L'alterazione della pirite può liberare acido solforico che reagisce con altri minerali presenti, trasformando ad esempio il calcare in gesso.
Dalla calcopirite (solfuro di ferro e rame) deriva per alterazione una serie di minerali secondari come la malachite, l'azzurrite e la limonite.

Minerali di origine marina
Diversi minerali provengono dal mare sia per evaporazione dell'acqua che per variazione della sua composizione chimica. Così si formano i giacimenti di salgemma e i depositi di gesso e di calcare.

Minerali di origine biologica
Le grandi masse calcaree sono prodotte dall'accumulo di organismi biologici che, dopo la loro morte, sono distrutti e trasformati.
Così si sono anche formati alcuni giacimenti di fosforite, di zolfo, di salnitro, di pirite, ecc.

Minerali di origine metamorfica
Quando il magma fuso sale negli strati superficiali della crosta terrestre, li riscalda e li comprime trasmettendo loro alcuni elementi chimici volatili. Così l'aspetto delle rocce sedimentarie attraversate si modifica: è con questo metamorfismo di contatto che si formano alcuni minerali come parecchie miche, alcuni granati, l'andalusite, ecc.

In base alla composizione chimica, i minerali si dividono nelle seguenti classi:

I - Elementi nativi
II - Solfuri e solfosali
III - Alogenuri
IV - Ossidi e idrossidi
V - Nitrati, carbonati, borati
VI - Solfati
VII - Fosfati, arseniati, vanadati
VIII- Silicati
IX - Sostanze organiche

Densità
La densità (peso specifico) di un minerale è il rapporto tra il suo peso e il peso di ugual volume di acqua.
Minerali leggeri: densità da 1 a 2
minerali medi: densità da 2 a 4
minerali pesanti: densità da 4 a 6
minerali molto pesanti: densità superiore a 6

Durezza
Si può facilmente scalfire un cristallo di calcite con la punta di un coltello, ma sul quarzo la punta scivola e non lo riga. Esiste la "scala di Mohs" che stabilisce 10 gradi di durezza, dove un minerale di un certo grado scalfisce quello che lo precede ed è scalfito da quello che lo segue.
       1 - talco            (si rigano facilmente con l'unghia e sono untuosi al tatto)
       2 - gesso          (si rigano con l'unghia)
       3 - calcite         (si rigano con un filo di rame)
       4 - fluorite
       5 - apatite, vetro (si rigano con un temperino)
       6 - feldspato
       7 - quarzo         (si rigano con una buona lima)
       8 - topazio
       9 - corindone
      10- diamante

Sfaldatura
Il colpo di un martello o la pressione di uno scalpello permettono di separare delle lamine di sfaldatura da alcuni cristalli. Alcuni minerali possono sfaldarsi in direzioni diverse: il salgemma e la galena parallelamente alle facce di un cubo, la fluorite secondo le facce dell'ottaedro, la calcite secondo il romboedro.
Altri minerali, come la mica e il gesso, si sfaldano perfettamente in una sola direzione.
Numerosi minerali (come il quarzo e l'opale) non si sfaldano in nessuna direzione, ma si spezzano irregolarmente: le fratture si distinguono in piane, disuguali, concoidi, ruvide.

Colore
Il colore è la caratteristica più appariscente di un minerale, ma non sempre è costante. In parecchi minerali il colore rimane fisso (la malachite è sempre verde, la grafite nera, lo zolfo giallo) ma altri minerali, incolori quando sono puri, che si colorano quando contengono delle impurezze (ad esempio il quarzo, la calcite, il salgemma, la fluorite).
A volte il colore cambia a seconda del tipo di illuminazione: l'alessandrite è verde alla luce del giorno e viola alla luce artificiale. Oppure il colore varia facendo ruotare il minerale: la cordierite passa dal blu al giallo facendola ruotare davanti alla luce.

Colore della striscia
Sfregando vigorosamente il minerale su una lastra ruvida di porcellana non verniciata, esso lascia una striscia colorata che può servire a determinarne il tipo. Dato che la porcellana ha una durezza di 6-6,5 (della scala di Mohs), i minerali più duri lascieranno solo della polvere bianca di porcellana.
Soprattutto i minerali con lucentezza metallica formano una striscia di colore nettamente diverso dal loro: la pirite gialla ha una striscia nero-verde, l'ematite nera una striscia rosso ciliegia, la wolframite nera una striscia bruna, la cassiterite nera una striscia quasi incolore.
Una gran parte dei minerali presenta una striscia bianca oppure con leggera tonalità del colore naturale del minerale, in questo caso questo sistema non ha molta utilità.

Lucentezza
Si distinguono minerali con lucentezza metallica (opachi con forte potere riflettente come la pirite, la galena) e non metallica.
I minerali a lucentezza non metallica si dividono in varie categorie:
- lucentezza adamantina (come il diamante)
- lucentezza vitrea
- lucentezza grassa
- lucentezza opaca (minerali con debole potere riflettente)

Altre caratteristiche
Altre caratteristiche fisiche sono:
- la trasparenza: la maggior parte dei cristalli incolori è trasparente, come il quarzo, il salgemma, il topazio.
- l'indice di rifrazione
- la luminescenza: alcuni minerali, illuminati con raggi ultravioletti si illuminano con colori particolari. La fluorite, riscaldata al buio si illumina
- la conducibilità termica
- il magnetismo

Tra le giaciture di minerali più caratteristiche delle Alpi si hanno le fessure alpine, spaccature rivestite di minerali spesso splendidamente cristallizzati, che si presentano in alcune rocce di varia natura (soprattutto graniti, sieniti, scisti cristallini, ecc.).
Queste spaccature si sono formate durante le ultime fasi del sollevamento alpino, dove le tensioni interne hanno fratturato in più punti la roccia mettendo anche in circolazione acque calde. Sono appunto queste acque che poi hanno depositato sulle pareti i cristalli (processo idrotermale).
Le fessure alpine si presentano per lo più orientate perpendicolarmente alla direzione di scistosità della roccia, e questo crea difficoltà ad estrarre dei bei pezzi di cristallo perchè la roccia tende a rompersi lungo la scistosità dividendo il cristallo in frammenti più piccoli.
Le dimensioni delle fessure alpine variano da pochi centimetri fino a oltre 20 metri, e a volte ci si imbatte in sistemi di fessure spesso parallele tra loro.

Nelle rocce acide
Tra le fessure più caratteristiche abbiamo soprattutto quelle presenti in rocce acide, cioè ricche di silice (generalmente graniti, gneiss, granodioriti, scisti cristallini o sieniti). In queste fessure i minerali prevalenti (quasi sempre presenti) sono il quarzo, l'adularia e l'albite; spesso è presente la clorite in forma polverulenta tale da rovinare i cristalli, "sporcandoli" in modo indelebile. Talvolta come riempimento parziale delle fessure si può trovare la calcite, anche ben cristallizzata.
In minor quantità sono presenti altri minerali, spesso splendidamente cristallizzati:
- negli gneiss e nelle rocce granitiche, la fluorite, l'ematite e l'apatite.
- negli scisti cristallini, l'anatasio, il rutilo, la brookite e l'ematite.
- nelle sieniti, la titanite, l'epidoto, la prehnite, l'apatite, l'axinite e l'amianto d'anfibolo.

Nelle dolomie e nei calcari cristallini
Queste rocce, abbastanza diffuse nelle Alpi, sono costituite da imponenti masse di carbonato di calcio e di magnesio. Nelle fessure delle dolomie cristalline si trovano spesso dei minerali molto belli e interessanti, soprattutto la dolomite, la calcite, il quarzo e, come minerali accessori, il rutilo, la tormalina, la scapolite, alcune miche, e vari solfuri metallici (blenda, galena, pirite, ecc.).
Non più nelle fessure, ma immersi nel corpo della roccia, abbiamo altri splendidi minerali tipici delle dolomie cristalline, come il corindone, la tremolite, lo spinello, ecc.

Nel serpentino
Il serpentino è una roccia assai diffusa nelle Alpi, di colore verdastro-grigio se fresca, o rossastra se esposta da lungo tempo all'azione atmosferica. L'origine degli splendidi minerali che si trovano nelle fessure connesse al serpentino è dovuta al metamorfismo di contatto, cioè a reazione chimica della roccia con rocce calcaree immediatamente vicine.
Sotto forma di filoni inclusi nel serpentino si ha spesso una vera e propria roccia (rodingite) formata da aggregati compatti di piccoli cristalli di granato e pirosseno, oppure filoni rocciosi costituiti quasi esclusivamente da granato compatto o da vesuvianite o da epidoto.
Nelle fessure di queste rocce, spesso riempite da calcite, si hanno i cristalli più belli di granati, di vesuvianite, di diopside, di epidoto, di clorite.

Nelle rocce scistose
Alcune specie di minerali si trovano in rocce metamorfiche scistose (non nelle fessure, ma incluse nel corpo della roccia), derivanti anch'esse da fenomeni di metamorfismo. Sono minerali contenenti alluminio: andalusite, cianite, sillimanite, staurolite, granato almandino, orneblenda, corindone, ecc.

Interessanti sono i giacimenti di minerali radioattivi del Cuneese (Lurisia, Peveragno, Bric Colmè, ecc.) e della Liguria (Giusténice presso Pietra Ligure). Qui, nelle rocce scistose (besimauditi) è abbastanza diffusa l'uraninite, raramente in buoni campioni da collezione. Magnifici sono invece i minerali secondari di uranio, tra cui autunite, torbenite e fosfuranilite, spesso splendidamente cristallizzati.
Nelle arenarie della val Rendena e della val Daone (zona delle Giudicarie) si ha tutta una serie di minerali di uranio, simili a quelle delle famose formazioni geologiche del Colorado e del Turkestan: meta-tyuyamunite associata a zeunerite, kasolite, zippeite, ecc.

Tutti i carbonati (calcite, aragonite, ecc.) reagiscono con l'acido cloridrico con effervescenza.

Gli aggregati granulari di magnetite sono simili a quelli di cromite, ma la striscia è nera per la prima e bruna per la seconda. Inoltre la magnetite fa deviare l'ago magnetico di una bussola.

Una pirite compatta e un po' alterata è simile alla calcopirite, le due striscie sono simili, ma la pirite ha durezza 6 e la calcopirite 4,5.

La blenda nera e la cassiterite nera sono simili, ma la prima ha durezza 3,5 e la seconda 6,5. Inoltre la blenda è di solito accompagnata da altri solfuri, e la cassiterite da quarzo e mica.

I feldspati, la calcite, la barite e il gesso sono spesso biancastri e simili tra loro. Ma il gesso si riga con l'unghia, i feldspati non si rigano nemmeno con un coltello, la calcite si scioglie con effervescenza nell'acido cloridrico, e la barite è molto più pesante della calcite.

Questa pagina è ancora in fase di allestimento. Per ulteriori nozioni di geologia relative alle nostre vallate, consultare le pagine del sito dedicate al Museo dell'ARS.