Lezioni di petrografia applicata 2008
R. Bugini - L. Folli

LE ROCCE

  INDICE
 
 

Introduzione: le rocce e il loro impiego in architettura

   

I minerali

   

Le rocce

   

Rocce magmatiche o ignee

   

Rocce sedimentarie

   

Rocce metamorfiche

   

Criteri di impiego delle pietre da costruzione

   

Lavorazione delle pietre da costruzione

   

Le pietre impiegate nell'architettura milanese e lombarda

   

Caratteristiche delle pietre da costruzione

   

Alterazioni macroscopiche dei materiali lapidei

   

Tecniche analitiche

   

Materiali lapidei artificiali - Malte

   

Materiali lapidei artificiali - Ceramiche

   
Catalogo fotografico    


COPERTINA
  

   

DEFINIZIONE
Si definisce roccia un'associazione naturale costituita da un aggregato mono o polimineralico che rappresenta il risultato tendenzialmente di equilibrio di un processo genetico che si ripete in modo regolare e/o che si sviluppa a grande scala.

INTRODUZIONE
Le rocce sono generalmente costituite da un numero limitato di specie minerali. In alcune è presente un solo minerale essenziale: i calcari, ad esempio, sono costituiti quasi interamente da calcite; in altre si trovano diversi minerali: i conglomerati, ad esempio, possono avere una composizione mineralogica molto complessa.
La determinazione della composizione mineralogica di una roccia è molto importante per la sua conoscenza e la sua classificazione.
Le rocce costituiscono la parte esterna della Terra denominata crosta. La Terra è costituita da tre parti distinte: nucleo, mantello e crosta. La crosta ha uno spessore variabile da alcuni chilometri (al di sotto dei bacini oceanici) ad alcune decine di chilometri (al di sotto dei continenti). Lo studio della crosta terrestre viene effettuato mediante osservazione diretta, mentre lo studio delle parti interne della Terra si effettua mediante metodi geofisici; la natura del mantello e del nucleo è quindi deducibile solamente in forma indiretta. Un esempio molto semplice può essere ricondotto alla determinazione della densità globale della terra (effettuata secondo le leggi della gravitazione universale) che risulta essere di 5,517 g/cm3. Poichè la densità media della crosta terrestre (effettuata sulla misura di determinati caratteri fisici delle rocce) è di 2,8 g/cm3, si deduce che la densità media delle parti più interne, sottostanti la crosta e non direttamente osservabili, debba essere superiore. Anche lo studio delle onde sismiche conferma le diverse condizioni dell'interno della terra individuando una serie di discontinuità che separano le singole parti.
Una rappresentazione schematica della crosta terrestre è riportata nella figura 3.

Figura 3 - Rappresentazione schematica della crosta terrestre

STRUTTURA E TESSITURA

DEFINIZIONE
Con il termine struttura si indica la forma dei singoli minerali componenti una roccia, le loro dimensioni, il modo di aggregarsi e le reciproche relazioni.
Con il termine tessitura si indica la disposizione su larga scala dei componenti nello spazio e si definiscono quegli aspetti determinati dalle orientazioni dei cristalli (insieme delle caratteristiche di una roccia a scala geologica).

Dopo aver determinato la composizione mineralogica di una roccia, condizione necessaria, ma non sufficiente, si procede all'osservazione della struttura, effettuata al microscopio. La struttura è caratteristica di ogni tipo di roccia. Ad esempio, rocce con eguale associazione mineralogica ed eguale composizione chimica possono avere strutture diverse: un caso molto semplice può essere rappresentato da un calcare di Viggiù e da un marmo di Carrara. Entrambe le rocce sono costituite da calcite per la quasi totalità e la loro composizione chimica è quasi esclusivamente rappresentata da carbonato di calcio. La loro struttura risulta tuttavia completamente diversa: nel calcare si nota la struttura oolitica (presenza di ooliti, corpuscoli sferici e subsferici - figura 4a), nel marmo si nota la struttura granoblastica in cui i cristalli di calcite sono disposti a mosaico (figura 4b).

CLASSIFICAZIONE DELLE ROCCE

Le rocce possono essere classificate secondo vari sistemi:

- in base alle proprietà fisico-meccaniche

rocce coerenti, compatte, incoerenti, sciolte;

- in base alla composizione

rocce monomineraliche, polimineraliche;

- in base all'origine

rocce endogene cioè formatesi all'interno della Terra, rocce esogene cioè formatesi sulla superficie terrestre)

- in base alla genesi

rocce magmatiche o ignee (formatesi per cristallizzazione di un magma);
rocce sedimentarie (formatesi in seguito al deposito di materiale proveniente dalla degradazione di altre rocce);
rocce metamorfiche (formatesi in seguito alla trasformazione di altre rocce sotto l'azione di agenti esterni quali pressione e temperatura).

La classificazione basata sulla genesi, cioè in base al modo in cui si sono formate le rocce è quella che seguiremo nel prosieguo.

DISTRIBUZIONE DELLE ROCCE

Secondo Clarke e Washington (1924) nella parte più esterna della crosta (circa 15 km) la distribuzione delle rocce è la seguente: magmatiche 95%, sedimentarie 1%, metamorfiche 4%. Questo risultato è stato ottenuto analizzando oltre 5000 campioni di rocce rappresentative di tutte le aree geografiche.
Nell'uso architettonico questa proporzione non è veritiera in quanto le rocce sedimentarie sono più facilmente accessibili, e quindi più usate, rispetto alle altre. Si veda l'esempio della Lombardia dove le rocce sedimentarie affiorano nella fascia prealpina, la più vicina alle principali città, e le rocce magmatiche e metamorfiche nella fascia alpina.

CICLO LITOLOGICO O PETROGENETICO

I tre gruppi in cui vengono suddivise le rocce non possono essere visti come entità distinte ed immutabili, essi fanno parte invece di un ciclo di cui costituiscono una fase transitoria.


Figura 5 - Ciclo litologico o petrogenetico

Il ciclo, come schematizzato in figura 5, inizia con il raffreddamento ed il consolidamento di un magma (fuso silicatico ad alta temperatura proveniente dal mantello) che porta alla formazione di una roccia magmatica (intrusione plutonica - vulcanismo); movimenti tettonici portano poi in superficie questa roccia che viene sottoposta successivamente ad un'alterazione chimica e ad una disgregazione fisica da parte degli agenti atmosferici, con formazione di prodotti che vengono trasportati e depositati in particolari ambienti costituendo i sedimenti. Lo sprofondamento delle aree di deposito (subsidenza) consente l'accumulo dei sedimenti ed il carico dei sedimenti deposti porta alla litificazione (diagenesi) con la conseguente formazione della roccia sedimentaria. Questa può venire in superficie attraverso i fenomeni della regressione marina ed i movimenti tettonici. Quando la pressione e la temperatura superano un certo limite e sono associate a movimenti della crosta terrestre, hanno luogo trasformazioni strutturali e composizionali che portano alla formazione della roccia metamorfica.
Infine nelle parti più profonde della crosta terrestre possono avvenire fenomeni di fusione parziale delle rocce (anatessi) con la formazione di nuovi magmi.
Si individuano così tre processi intimamente collegati fra loro: il processo magmatico da cui si originano le rocce magmatiche; il processo sedimentario, da cui si originano le rocce sedimentarie; il processo metamorfico, da cui si originano le rocce metamorfiche.

I MINERALI DELLE ROCCE

Prendiamo in considerazione i minerali essenziali (costituenti veri e propri della roccia), trascurando i minerali accessori (diffusi con regolarità nelle rocce, ma in quantità ridotte). La presenza dei minerali accessori può essere utile quando si vuole definire una varietà particolare di roccia.

  • Le rocce magmatiche sono costituite da: quarzo, ortose, plagioclasio, miche, anfiboli, pirosseni, olivina, feldspatoidi. Si noti che i feldspati (ortose e plagioclasio) costituiscono da soli oltre il 50% dei minerali di queste rocce.

  • Le rocce sedimentarie sono costituite da quasi tutti i precedenti minerali con aggiunta di calcite, dolomite e gesso.

  • Le rocce metamorfiche sono costituite da tutti i precedenti minerali con aggiunta di altri minerali caratteristici (granato, serpentino, ecc.).

COMPOSIZIONE CHIMICA DELLE ROCCE

Sulla base di un gran numero di analisi chimiche effettuate su campioni di rocce raccolti seguendo un criterio statistico di rappresentatività nella crosta terrestre (rocce dei fondi oceanici, rocce degli scudi continentali, rocce delle catene orogeniche, rocce delle scarpate continentali), è stata compilata una graduatoria degli elementi più diffusi nelle rocce, indipendentemente dalla genesi di queste: ossigeno: 46,6%; silicio: 27,7%; alluminio: 8,1%; ferro: 5,0%; calcio: 3,6%; sodio: 2,8%; potassio: 2,6%; magnesio: 2,1% (i valori sono espressi come percentuali in peso).
Questi otto elementi, che hanno ciascuno una percentuale superiore all'1%, costituiscono quasi il 99% e sono detti elementi maggiori.
Fosforo, titanio, e manganese hanno una percentuale compresa fra 1% e 0,1% sono detti elementi minori. Gli altri elementi (inferiori allo 0,1%) sono detti elementi in traccia.