roccia
Aggregato di minerali che, in masse più o meno elevate, entrano a far parte della crosta terrestre. Le r. sono per lo più eterogenee o composte, in quanto formate da diverse specie mineralogiche, benché esistano anche r. omogenee o semplici, formate da un’unica specie mineralogica, accompagnata soltanto, in modo del tutto subordinato, da componenti accessori (per es., masse di salgemma o di gesso). Esistono infine r. che non contengono minerali, come, per es., le ossidiane o vetri vulcanici, che sono omogenee e amorfe.
Lo studio delle r. si effettua sotto diversi punti di vista: contenuto mineralogico, strutture e tessiture (costituiscono il diverso modo di aggregazione dei minerali e in genere delle particelle che formano la r.), posizione geologica, età geologica (viene valutata facendo uso dei criteri stratigrafico-paleontologici e dei metodi di datazione radiometrica), petrogenesi. Quest’ultimo aspetto sintetizza in sé tutti gli studi precedenti e costituisce il fine ultimo dell’indagine petrografica.
Le r. sotto l’aspetto genetico si suddividono in tre grandi gruppi: r. magmatiche, r. sedimentarie, r. metamorfiche.
R. magmatiche
Origine. Le r. magmatiche (o ignee o eruttive) si generano per consolidazione, ad alta temperatura, di un fuso di natura prevalentemente silicatica, chiamato magma. Le modalità di consolidazione del magma sono tuttavia diverse a seconda che il fenomeno si verifichi in profondità, all’interno della crosta, o a giorno. Nel primo caso (condizioni plutoniche) il magma si raffredda molto lentamente a una certa profondità e sotto pressione: questo darà luogo a una cristallizzazione completa delle r., formando cristalli che saranno visibili a occhio nudo (r. intrusive); nel secondo caso (condizioni vulcaniche) il raffreddamento del magma avviene a giorno sia in condizioni subaeree sia subacquee: esso sarà piuttosto rapido, con il risultato che potranno formarsi r. aventi cristalli minutissimi o addirittura vetro per elevata viscosità (r. effusive). Tra queste due condizioni estreme si verificano anche situazioni intermedie (condizioni ipoabissali o subvulcaniche) in cui le r. si formano a scarsa o scarsissima profondità, in zone dove il magma si è iniettato nelle fratture della crosta terrestre, e presentano caratteri intermedi tra le due situazioni prima menzionate (r. ipoabissali o filoniane e subvulcaniche).
Struttura Nel descrivere i caratteri delle r. magmatiche vengono utilizzati i termini struttura e tessitura, i quali hanno lo stesso significato e descrivono tutti i rapporti spaziali tra i costituenti le r.: in particolar modo, la tessitura limitatamente alla scala microscopica, e la struttura relativamente alla scala mesoscopica o come termine più generale. Le r. intrusive sono caratterizzate dall’avere una struttura olocristallina granulare che può essere ipidiomorfa, se sono presenti cristalli segregati in successione secondo un ordine di cristallizzazione, o autoallotriomorfa, indicativa invece del fatto che si è avuta una cristallizzazione più o meno contemporanea delle diverse specie mineralogiche, le quali non presentano così un abito proprio. Le r. vulcaniche effusive presentano una struttura tipica chiamata porfirica, consistente in una porzione di cristalli già segregati in profondità (fenocristalli) e di dimensioni relativamente grandi che sono immersi in una pasta di fondo costituita da cristalli a grana molto minuta, da micro- a criptocristallina (afanitica) o anche in parte o del tutto vetrosa (vitrofirica). Se il magma giunge in superficie ancora liquido e solidifica repentinamente, la r. risulta afanitica o vetrosa e si descrive come afirica. Le r. ipoabissali presentano caratteri intermedi tra quelli prima descritti, che le fanno assomigliare, di volta in volta, a r. sia effusive, sia intrusive; più in generale, esse si presentano o granulari minute o porfiriche senza la formazione di parti vetrose. Peculiari sono la struttura aplitica, a grana fine autoallotriomorfa, e la struttura pegmaitica, caratterizzata dalla presenza di individui cristallini di notevoli dimensioni.
Classificazione. Una classificazione su base chimica delle r. magmatiche che tenga conto della percentuale in silice in esse presente consente di definire come r. acide o persiliciche quelle con silice superiore al 65%; intermedie o mesosiliciche quelle con silice compresa tra il 65% e il 52%; basiche o iposiliciche quelle con silice compresa tra il 52% e il 43%; ultrabasiche quelle con silice inferiore al 43%. Sono dette sialiche o leucocratiche le r. ricche in silice e/o alcali e allumina e povere in minerali femici; viceversa, le r. nelle quali sono abbondanti questi ultimi si dicono femiche o mafiche o melanocratiche. Tra le due categorie vi sono le r. intermedie definite sialicofemiche o mesocratiche. Le r. in cui sono presenti quasi esclusivamente minerali femici sono chiamate ultrafemiche o ultramafiche.
Sempre su base chimica e in relazione alla saturazione di SiO2, le r. magmatiche possono essere classificate in r. soprasature (contengono quarzo e feldspati e/o pirosseni e/o anfiboli e/o biotite), r. sature (non contengono quarzo, feldspatoidi o olivina) e r. sottosature (sono prive di quarzo e contengono olivina e/o feldspatoidi) in silice.
Per le r. magmatiche è in uso una doppia classificazione che per quanto riguarda le r. intrusive utilizza un criterio mineralogico quantitativo (modale) e per le r. vulcaniche un criterio basato sulla composizione chimica. Per le r. intrusive la classificazione fa riferimento alla convenzione IUGS (International Union Geological Sciences) del 1973; i parametri modali utilizzati privilegiano i minerali sialici in quanto le r. plutoniche sono per lo più sialiche o intermedie; essi sono Q = quarzo (più altre fasi della silice); A = feldspati alcalini (compresa l’albite che non sia secondaria su plagioclasi); P = plagioclasi (di qualsiasi composizione, esclusa l’albite primaria); F = feldspatoidi; M = minerali mafici (olivine, pirosseni, anfiboli, biotite, più vari accessori). Questa classificazione è espressa graficamente mediante due triangoli equilateri che hanno in comune la base, ai cui vertici sono posti i parametri A e P; i due vertici opposti sono occupati dal quarzo (Q) e dai feldspatoidi (F) a sottolineare l’incompatibilità paragenetica tra i due minerali (fig. 1). Nei due triangoli i singoli settori (campi) sono delimitati da linee orizzontali, che identificano i diversi gradi di saturazione in SiO2, e da linee convergenti su Q e F che indicano un ugual rapporto fra feldspati alcalini e plagioclasi, espresso come 100 ∙ Al(A+P). Nel diagramma classificativo prima menzionato, i minerali mafici (M) sono presenti in percentuali comprese tra lo 0 e il 90%, mediamente tra lo 0 e il 60%; le r. che hanno M tra il 90 e il 100% sono quelle ultramafiche e vengono classificate utilizzando diagrammi triangolari, ai cui vertici sono posti in un caso (fig. 2A) olivina (Ol), pirosseno rombico (Opx) e pirosseno monoclino (Cpx), e in un altro (fig. 2B) olivina (Ol), pirosseno rombico + pirosseno monoclino (Px) e orneblenda (Hb).
Benché classificate in un modo differente dalle r. plutoniche, quelle vulcaniche hanno con le prime molte corrispondenze sia chimiche sia geologico-distributive. È attualmente in uso la classificazione raccomandata dalla sottocommissione IUGS (1986), che è basata sul diagramma Alcali totali (Na2O+K2O)/Silice (SiO2) (TAS, Total Alkali vs Silica) (fig. 3). Per quanto riguarda le r. ipoabissali, vengono utilizzati sia la nomenclatura sia i diagrammi classificativi delle r. vulcaniche.
Per le province petrografiche delle r. magmatiche (serie comagmatiche) ➔ magma.
R. sedimentarie
Origine. Si definiscono r. sedimentarie (o esogene) quelle che si formano sulla superficie terrestre a opera degli agenti esogeni; sono molto diffuse e ricoprono la superficie terrestre per circa l’80%. Le r. sedimentarie possono essere considerate il prodotto di una serie di processi che si raggruppano in 4 fasi fondamentali: provenienza, trasporto, deposizione e diagenesi. Con il termine provenienza si indicano il clima, il rilievo, le litologie e l’ambiente tettonico dell’area da cui derivano i sedimenti (area fonte o anche area sorgente o di alimentazione) che costituiscono la r. sedimentaria. Nell’area fonte gli agenti esogeni esercitano sulle r. affioranti un processo di degradazione che si esplica attraverso l’azione congiunta o separata dell’alterazione chimica e della disgregazione meccanica. Un’azione importante è svolta anche dagli organismi: la loro attività determina o accelera diverse reazioni chimiche, concorre alla costruzione di corpi rocciosi, modifica meccanicamente i materiali e le strutture dei sedimenti. Nel complesso i processi di degradazione concorrono a produrre materiali che potranno rimanere in posto o più facilmente essere trasportati e dispersi, sempre a opera di agenti esogeni per via meccanica (trasporto in sospensione, per scorrimento o trascinamento, per rotolamento e saltellamento sul fondo), o per via chimica (trasporto in soluzione). La deposizione o sedimentazione costituisce quella fase in cui il sedimento, dopo un trasporto più o meno lungo, si deposita in un certo ambiente sotto l’effetto di diversi tipi di processi meccanici, chimici e organogeni. La diagenesi costituisce quell’insieme di processi chimici e fisici (coesione, compattazione, aumento della temperatura, pressione orientata, ridistribuzione e ricristallizzazione di sostanze, cementazione) cui viene sottoposto un sedimento e che lo trasforma in r. solida (litificazione). Tuttavia, non tutti i sedimenti subiscono queste 4 fasi; un esempio di ciò è rappresentato dai depositi evaporitici, nei quali manca sia la provenienza sia il trasporto e il deposito avviene per precipitazione chimica diretta nello stesso ambiente sedimentario.
Proprietà. Una r. sedimentaria possiede 3 proprietà di fondo che sono: composizione, tessitura e struttura. La composizione si riferisce alla composizione delle particelle che costituiscono la r., le quali possono essere granuli (rappresentati da singoli minerali e/o frammenti di r. e/o gusci di organismi, sia interi sia in frammenti), precipitati chimici (cristalli e gel colloidali amorfi), frammenti vulcanici (lave, vetro, cristalli), particelle di origine mista (ooidi, peloidi, pisoliti, noduli algali ecc.), materiali meteorici o extraterrestri. La tessitura si riferisce all’aspetto d’insieme dei materiali che costituiscono la r. (dimensioni, forma, arrotondamento, addensamento, porosità, disposizione reciproca, orientamento) e al processo di origine (meccanico, chimico, organico). Questo consente di distinguere 3 principali tipi di tessiture: quella clastica, caratterizzata dall’aggregazione di particelle di varie dimensioni, rotte e/o abrase, a contorni irregolari e vari, in contatto reciproco tra loro; quella cristallina, dove le singole particelle sono rappresentate da cristalli, formatisi a seguito di una precipitazione primaria da soluzioni sature, cristallizzazione di una sostanza amorfa, o attraverso processi di ricristallizzazione; quella organogena, in cui le singole particelle sono rappresentate in prevalenza da gusci e scheletri di organismi. Tessiture intermedie o miste sono quelle clastico-organogene, cristallino-organogene ecc. Il termine struttura si riferisce invece alla proprietà più tipica delle r. sedimentarie, quella di essere stratificate; la stratificazione costituisce infatti la forma di organizzazione che più si riscontra nelle r. sedimentarie, e la cui formazione dipende dai processi di trasporto e deposito che agiscono nei diversi ambienti sedimentari.
Classificazione. Da un punto di vista composizionale le r. sedimentarie possono essere classificate in r. terrigene, r. allochimiche e r. ortochimiche in base ai loro componenti principali. I componenti terrigeni sono formati dai minerali primari e dai frammenti di r.; quelli allochimici comprendono le particelle che si originano direttamente nel bacino di sedimentazione per precipitazione chimica o sotto l’influenza degli organismi (per es., ooidi, gusci di organismi sia interi sia in frammenti, granuli di glauconite ecc.), all’interno del quale vengono trasportate e deposte. I componenti ortochimici sono a tutti gli effetti dei veri e propri precipitati chimici che si formano nel bacino di sedimentazione o all’interno stesso del sedimento e non subiscono processi di trasporto (per es., minerali evaporitici, cementi, concrezioni ecc.).
Da un punto di vista genetico invece le r. sedimentarie vengono classificate in 4 grandi categorie: r. particellari (o granulari), r. cristalline, r. biocostruite, r. residuali (tab. 1). Vale la pena di ricordare comunque che oltre il 90% delle r. sedimentarie è costituito da 2 gruppi fondamentali: quelle terrigene silicoclastiche (tab. 2) e quelle carbonate (fig. 4), mentre la restante porzione è attribuibile ad altre r. come quelle evaporitiche, silicee, bituminose, fosfatiche e ferrifere.
Dal punto di vista dei componenti tessiturali, all’interno delle r. sedimentarie costituite da granuli si distinguono 3 elementi fondamentali: l’impalcatura o ossatura o scheletro, la matrice e il cemento. L’impalcatura è rappresentata dalla frazione più grossolana dei granuli presenti nella r.; essi possono essere di natura clastica (derivati cioè dalla disgregazione e dalla alterazione di r. preesistenti o dalla rottura di strutture organiche come gusci di molluschi, coralli, alghe ecc.), o essere rappresentati da scheletri interi di organismi, cristalli singoli, o particelle di origine mista, come ooidi e altri tipi di aggregati. La matrice tende a riempire i pori presenti tra i granuli dell’impalcatura; nel caso di un conglomerato essa sarà rappresentata sia da sabbia sia da fango, mentre nel caso di una sabbia sarà necessariamente rappresentata da solo fango. Nell’ambito delle r. carbonatiche la matrice è rappresentata dalla micrite. In alcuni casi la matrice può diventare la componente fondamentale della r., cosicché i granuli dell’impalcatura non si troveranno più a contatto tra loro, ma dispersi all’interno della matrice stessa. Le r. a tessitura particellare potranno così anche essere differenziate in grano-sostenute (granuli dell’impalcatura a contatto) o fango-sostenute (granuli dell’impalcatura dispersi nella matrice). Il terzo componente fondamentale, il cemento, rappresenta un precipitato chimico che si deposita durante la diagenesi della r. e che porta la r. stessa alla litificazione; esso chiude totalmente o parzialmente i pori tra i granuli dell’impalcatura e la sua presenza è in relazione inversa con quella della matrice. Generalmente calcite e quarzo sono i cementi più comuni; di secondaria importanza sono i cementi costituiti da gesso, anidrite, salgemma e silice.
R. metamorfiche
Le r. metamorfiche derivano dalle trasformazioni di carattere mineralogico e strutturale subite da preesistenti r. magmatiche e/o sedimentarie e/o metamorfiche quando queste vengono a trovarsi in condizioni chimico-fisiche differenti da quelle in cui si sono originate. I fattori che determinano questi mutamenti di condizioni sono essenzialmente temperatura e pressione (➔ metamorfismo).