I “libri” della Terra

Le rocce costituiscono l’impalcatura essenziale della litosfera terrestre e raccontano la storia evolutiva del nostro pianeta. Infatti, esse sono come un diario dove la Terra ha scritto, passo dopo passo, tutte le tappe compiute in miliardi di anni.

Ma come si originano le rocce?

Il ciclo litogenetico: un processo continuo

Possiamo studiare l’origine delle rocce attraverso il cosiddetto “ciclo litogenetico”. Questo è il processo con cui le rocce si formano, si trasformano e si riformano nel tempo geologico. Sappiamo benissimo che la Terra è un sistema dinamico, dove le rocce vengono continuamente create e distrutte attraverso i processi endogeni (interni) ed esogeni (esterni). Il ciclo include:
– Solidificazione del magma
– Erosione e sedimentazione
– Compattazione e cementazione
– Metamorfismo
– Fusione

Queste trasformazioni non avvengono in un ordine rigido, ma possono seguire molteplici percorsi in base alle condizioni ambientali. Per facilità, partiamo da un magma che si è solidificato: nel tempo, gli agenti esogeni (vento e pioggia) lo porteranno alla disgregazione, all’erosione e poi alla sedimentazioni in un ambiente diverso da quello di formazione. Negli anni, avviene la cementazione: la roccia disgregata (che chiamiamo impropriamente “sciolta”) diviene finalmente compatta.

Successivamente, queste rocce possono essere portare in profondità nel nostro pianeta attraverso il fenomeno della subduzione, processo che prevede lo sprofondamento della crosta oceanica (più pesante dal punto di vista chimico) rispetto alla crosta continentale (più acida e leggera). Dato che pressione e temperatura vanno incrementando man mano che ci addentriamo in profondità, le rocce subiscono fusione (diventano nuovamente magma) oppure possono trasformarsi dando vita alle rocce metamorfiche.

Quante tipologie di rocce conosciamo?

Seguendo i processi descritti sopra, le rocce si distinguono in 3 grandi famiglie: magmatiche, sedimentarie e metamorfiche.

1. Le rocce magmatiche (o ignee) si formano dalla solidificazione del magma, una miscela multifase composta da silicati e ed elementi volatili. Esse si dividono in:

a) Effusive (come il basalto, o l’ossidiana)

b) Intrusive (come, ad esempio, il granito e il gabbro). Mentre le prime si formano per raffreddamento rapido del magma e in superficie, le seconde si originano per raffreddamento del magma in un tempo prolungato e, soprattutto, all’interno del pianeta o della camere magmatiche.

2. Le rocce sedimentarie derivano dall’accumulo e dalla diagenesi di materiali derivanti dalla disgregazione di altre rocce (preesistenti), resti organici o precipitazioni chimiche. Esse sono divise in:

a. Clastiche (detritiche): arenaria, conglomerato, argillite;
b. Chimiche: evaporiti (gesso, salgemma), calcari chimici;
c. Organogene: calcari biogenici, carbone.

Sono le uniche che possono contenere tracce fossili e, per questo motivo, sono fondamentali per la stratigrafia, ma soprattutto per la comprensione e ricostruzione degli ambienti del passato.

3. Le rocce metamorfiche, infine, si formano dalla trasformazione di rocce preesistenti (igne o sedimentarie) a causa di variazioni di pressione, temperatura o interazione con fluidi quando esse iniziano ad essere portare nelle profondità della Terra. Il processo metamorfico è, per definizione, isochimico: le rocce coinvolte subiscono trasformazioni strutturali, ma la chimica resta sempre la stessa della roccia originaria. Il metamorfismo, quindi, è accompagnato solo da trasformazioni mineralogiche e strutturali, come la foliazione e la crescita di nuovi minerali indicativi.

Interpretare le rocce

Le trasformazioni litogenetiche avvengono su scale temporali diverse che vanno da migliaia a miliardi di anni e la cosa bella è che le rocce registrano ogni tipo di cambiamento subito nel tempo. Ad esempio, la loro età può essere determinata grazie al decadimento radioattivo di alcuni elementi chimici (U-Pb, K-Ar, Rb-Sr), che aprono e chiudono veri e proprio sistemi chimico-fisici all’interno delle rocce stesse.

Dalle strutture che derivano da alcuni processi e anche dalle fasi mineralogiche che si possono evincere e studiare, è possibile poi risalire all’ambiente di formazione e alla pressioni e temperature alle quali le rocce sono state sottoposte. Questo contribuisce ad avere una maggiore conoscenza del nostro pianeta e dei processi che lo rendono attivo, vivo, meravigliosamente affascinante.

Conclusione

Conoscere come nasce una roccia significa comprendere i processi che plasmano e modificano il nostro pianeta. Ogni roccia è il risultato di una storia unica, fatta di condizioni ambientali favorevoli e cambiamenti geologici anche catastrofici che però ci hanno regalato il mondo che oggi ci circonda.

Chissà quante storie potrebbe raccontare il sassolino che avete… nella scarpa!

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Fonti:
– Winter, J. D. (2010). Principles of Igneous and Metamorphic Petrology. Pearson Education.
– Boggs, S. (2006). Principles of Sedimentology and Stratigraphy. Pearson Prentice Hall.
– Faure, G., & Mensing, T. M. (2005). Isotopes: Principles and Applications. Wiley.
– Blatt, H., Tracy, R. J., & Owens, B. E. (2006). Petrology: Igneous, Sedimentary, and Metamorphic. W.H. Freeman.

Articolo di: Giovanni Fanelli