ViscoDens

Come prima cosa cercherò di spiegare la differenza tra VISCOsità e DENSità, termini che a volte vengono confusi-

La viscosità è la tendenza a fluire, e varia in funzione della composizione chimica. Ciò vuol dire che la viscosità dipende dai legami che si sono tra le particelle.
Meeeentre, la densità dipende da come si sistemano le particelle in un corpo. La densità è il rapporto tra la massa di un corpo e il suo volume.
Ad esempio l'acqua è densa e poco viscosa.

Ora racconterò l'esperienza avuta con i miei genitori cercando di spiegargli questo concetto!

Ho iniziato con la domanda "Voi l'acqua come la definite, densa o viscosa?", ho notato le loro facce perplesse e ho modificato la domanda sostituendo l'acqua con l'olio!
A questo punto si sono illuminati e hanno risposto "denso"!! Dopo la mia spiegazione sul volto di mia mamma ho visto quasi indifferenza, mentre mio padre mi ha chiesto una seconda spiegazione, non convinto mi ha detto che avrebbe cercato sul dizionario! 

Non sono sicura di essere riuscita nell'intento.. 

Cristallizzazione magmatica

I magmi basici che si generano per fusione parziale del mantello, tendono a riunirsi in masse di dimensioni sempre maggiori e a risalire verso la superficie terrestre.
Durante la risalita dei magmi, essi si raffreddano e cominciano cristallizzarsi: cioè inizia il loro processo di trasformazione, dallo stato liquido a quello solido, nel quale ci può essere una successione ordinata di cambiamenti --> serie di reazione, che si può verificare in due modi:

1 // Reazione continua, quando il minerale all'inizio del processo si forma e cambia successivamente la propria composizione, mediante una sostituzione di ioni. Reazione che avviene nei feldspati. 

2 // Reazione discontinua, propria dei minerali mafici, quando inizialmente la cristallizzazione del minerale muta la propria struttura cristallina, creando altri minerali.

Queste serie di reazioni sono dette SERIE DI BOWEN, che prende il nome da un mineralista americano. Ed essa consiste in due filoni convergenti, uno a reazione continua e una a reazione discontinua. 

Lo stadio finale della cristallizzazione del magma è chiamato idrotermale, a causa dell'abbondanza d'acqua a temperatura relativamente elevate. 

La differenziazione magmatica è un processo nel quale il magma originario viene separato a formare rocce di differente composizione mineralogica. 

In alcuni casi i minerali già cristallizzati vengono separati dalla restante massa fusa, mediante il processo di cristallizzazione frazionata- 

FONTI: libro di testo "Le Scienze della Terra" 

Genesi dei magmi

La parziale fusione è il processo fondamentale che porta alla genesi dei magmi-

Solidus = sono i valori limite di temperatura e pressione, nel momento in cui inizia la fusione del primo minerale, in un qualsiasi punto della crosta o del mantello.


Esistono tre processi di fusione parziale:

# aumento della temperatura: causato da un innalzamento del gradiente geotermico;
# abbassamento del solidus: cioè i valori limite di temperatura e pressione, a cui inizia la fusione del primo minerale di una roccia, nella crosta o nel mantello;
# decompressione adiabatica; cioè una diminuzione di pressione senza perdita di calore.


Le rocce più abbondanti che costituiscono la crosta sono il granito -> roccia felsica intrusiva, e il basalto-> roccia mafica effusiva.

La maggior parte dei magmi è basica e definiti magmi primari, i quali derivano dalla fusione parziale di peridotiti, rocce del mantello superiore, costituiti da pirosseni olivina, ed altri minerali accessori; mentre in minoranza i magmi sono anatettici, ottenuti dalla fusione parziale. Parlando di anatessi ci si riferisce al processo di fusione parziale di rocce crostali (sedimentarie, ignee, metamorfiche) a causa dell'azione dei gas e dei fluidi ad alta temperature in risalita da parti più profonde della crosta.

Il rapporto tra temperatura di fusione del magma e la pressione a cui è sottoposto- 

Nel magma granitico al diminuire delle pressione, la temperatura di fusione aumenta, mentre in quelli basaltici diminuisce. 

Cosicché i magmi granitici solidificano prima a differenza dei magmi basaltici.

FONTI: libro di testo "Le Scienze della Terra"

Processo magmatico e rocce ignee

Il processo magmatico rappresenta l'insieme di quei fenomeni che per raffreddamento e solidificazione di un'originaria massa fusa ad alta temperatura, detta MAGMA, portano alla formazione di rocce ignee.


Le ROCCE IGNEE, dette anche magmatiche o eruttive, si formano per raffreddamento di magma incandescente. La temperatura è compresa tra 650 e 1300 °C,  che si origina all'interno della terra.

Le rocce ignee si possono dividere in rocce vulcaniche e rocce plutoniche. 

ROCCE VULCANICHE: dette anche rocce effusive, sono originate dalla solidificazione di un magma che fuoriesce sulla superficie terrestre.ROCCE PLUTONICHE: dette anche rocce intrusive, sono originate dalla solidificazione per lento raffreddamento di un magma che sta all'interno della crosta.

IL MAGMA

Il magna è un fuso di silicati ad alta temperatura che, risalendodalle zone superiori del mantello o dalla crosta profonda, 
assume il nome di lava.

Il magma si presenta come un liquido incandescente che ha temperature variabili tra 650 e 1300 °C.

I valori più bassi si presentano nei magmi ricchi di SiO2, che originano le rocce plutoniche, quelli più elevati nei magmi poveri in SiO2 associati alle lave eruttate dai vulcani.

La lava si raffredda rapidamente e perde i gas disciolti: presenta perciò caratteristiche diverse dal magma da cui deriva e che si originò all'interno della Terra.  

Durante la salita verso la superficie terrestre, il magma subisce cambiamenti sia fisici che chimici. 

La pressione continua a diminuire a causa del raffreddamento possono separarsi e cristallizzare alcuni componenti chimici, mentre nuovi componenti possono essere prelevati dalle rocce crostali con le quali il magma viene in contatto. 

Anche l'acqua è presente nel magma sotto forma di gas in soluzione e costituisce circa il 90% in volume dei gas disciolti. 

L'acqua come altri gas presenti nel magma (come il diossido di carbonio, lo zolfo, l'azoto, l'argon, il cloro, l'idrogeno..) vengono indicati collettivamente con il nome VOLATILI.

L'emissione di questi volatili nel magma che trabocca in superficie è chiamata DEGASSAZIONE.



Altre caratteristiche fisiche dei magmi sono la densità e la viscosità.La densità è dovuto alla composizione chimica, alla temperatura, e alla pressione, mentre la viscosità cioè la resistenza al fluire, è influenzata dal grado di polimerizzazione del magma.
I magmi caratterizzati da un elevato contenuto di silice, chiamati ACIDI, sono meno densi e più viscosi, mentre quelli caratterizzati da un minor contenuto di silice, chiamati BASICI, sono più densi e meno viscosi.

FONTI: libro di testo "Le scienze della Terra" e google immagini 

Il nostro pianeta

La storia del nostro pianeta viene studiata dalla geocronologia, che si occupa della misura del tempo geologico per quanto riguarda sia un intervallo di tempo, sia di una datazione di un evento. 

 

Ma inizialmente com'era la Terra? 

Il pianeta Terra si è formato circa 4,6 miliardi di anni fa dall'aggregazione di materiali metallici e rocciosi che ruotavano intorno al Sole. I frammenti si aggregano a formare corpi rocciosi maggiori, i planetesimi. Le Terra nel corso del suo processo di formazione si accresceva per i continui urti con altri frammenti e aumentava la temperatura a seguito degli impatti e della crescente pressione cui erano soggette le parti interne e del decadimento radioattivo. 



La Terra è definita un pianeta "unico" perché:

• è circondata da un'atmosfera gassosa;
• presenta acqua allo stato solido, liquido e gassoso, che ha permesso lo sviluppo della vita;
• possiede una superficie ricoperta da materialo incoerenti e sciolti, che formano il regolite.

L'aumento della temperatura portò alla fusione del ferro che a causa dell'elevata densità cominciò a spostarsi verso il centro della Terra: questo processo viene chiamato -catastrofe del ferro- .

L'energia gravitazionale liberata in questo spostamento portò a fusione il pianeta; del quale derivò il processo della differenziazione gravitativa, con la conseguente stratificazione della struttura del pianeta. La zonazione chimica dei vari elementi non fu dovuta dal loro diverso peso specifico, ma dalle proprietà fisiche e chimiche dei minerali. 

Mentre, la primitiva crosta terrestre come si è formata? 

Si ritiene che la crosta terrestre primitiva sia costituita da materiali che si sono formati attraverso vari processi:

• ripetute emissioni di lava cui sarebbero seguite rifusioni parziali delle rocce appena consolidate;
• degradazione per opera degli agenti atmosferici con formazione di un primitivo regolite;
• riassorbimento e riciclo dei sedimenti all'interno della terra. 

Le "sfere" della terra

La "macchina" Terra

Esiste une teoria unificante, chiamata tettonica delle placche, che giustifica l'esistenza dei fenomeni geologici, come i terremoti, la distribuzione dei vulcani, creazione delle catene montuose e l'espansione dei fondi oceanici, che fanno della Terra un pianeta in continua evoluzione, dinamico.
Secondo la tettonica la litosfera è suddivisa in placche che galleggiano su uno strato parzialmente fuso, l'astenosfera, e che sono mosse da lenti moti convettivi generati dal calore interno immagazzinato nel nucleo. 
Queste placche si accrescono in corrispondenza delle dorsali oceaniche e si consumano in corrispondenza delle zone di subduzione. 

La teoria della tettonica delle placche sostiene che:

• i continenti si spostano lateralmente;
• i bacini oceanici si sono formati per allontanamento per blocchi continentali;
• quando due masse continentali collidono formano una catena montuosa. 

I margini delle placche litosferiche sono distinti in base al loro movimento e esitono tre tipologie.

FONTI: LIBRO DI TESTO "Le scienze della Terra" e google immagini. 

Le rocce

ROCCIA SEDIMENTARIA

Una roccia è un aggregato solido e compatto di uno o più minerali che si trova in natura. 

Le rocce si possono dividere in tre categorie:

-magmatiche;

-sedimentarie;

-metamorfiche.

Le rocce magmatiche sono le più abbondanti nella crosta terrestre e derivano dalla fusione di rocce nella crosta profonda o nel mantello superiore. Si formano per solidificazione e cristallizzazione di magmi.

# Le rocce magmatiche che si formano nel sottosuolo, in profondità, sono chiamate rocce intrusive.

 # Le rocce magmatiche che si formano in superficie sono chiamate effusive. 

Le rocce sedimentarie derivano dalla demolizione e rideposizione di rocce presenti in superfici. 
Si formano per deposizione, seppellimento e litificazione di sedimenti. 
I sedimenti sciolti vanno incontro a un lento processo di compattazione e cementazione, noto come DIAGENESI, che per riduzione degli spazi vuoti occupati da aria o acqua conclude il processo sedimentario e così li trasforma in rocce sedimentarie.

Le rocce metamorfiche derivano dalla rocce preesistenti sottoposte a temperature e pressioni elevate nella crosta profonda o nel mantello superiore. Si formano per ricristallizzazione allo stato solido di nuovi minerali.

"Metamorfismo" --> consiste nella trasformazione della struttura cristallina. 

[[Il MAGMA è una massa di minerali allo stato fuso, spesso contenente in soluzione anche sostanze allo stato aeriforme.]]

Come riconoscere una roccia!?

Per riconoscere una roccia bisogna far riferimento alla loro composizione e alla loro tessitura. 
La composizione, chimica o mineralogica, si determina soprattutto riconoscendo i minerali presenti.
Mentre per tessitura si intende la disposizione spaziale dei minerali, la loro dimensione e la loro forma. 
Poi vi è anche la struttura, importante soprattutto nelle rocce sedimentarie; la più importante è la stratificazione --> l'alternanza di letti rocciosi ben definiti, che testimoniano la successione di diversi eventi deposizionali. 

CICLO LITOGENETICO

Il ciclo litogenetico, o ciclo delle rocce, è l'insieme dei lenti e continui processi attraverso cui rocce magmatiche, sedimentarie e metamorfiche si trasformano le une nelle altre. 

Le rocce non sono immutabili, ma rappresentano una fase momentanea di una sequenza che si sviluppa molto lentamente nel tempo. 

Il ciclo viene definito di tipo aperto, e comporta scambi di materiale con l'atmosfera, l'idrosfera e il mantello.

FONTI: LIBRO DI TESTO "Le Scienze della Terra"

Silicati e non silicati

CLASSIFICAZIONE DEI SILICATI

Il 75% della crosta terrestre è costituito da ossigeno e silicio, normalmente esse si trovano combinati con altri cationi metallici a costituire i silicati. 

NESOSILICATI: i tetraedri sono isolati e indipendenti l’uno dall'altro, tenuti assieme da elementi come il magnesio e il ferro.

ZIRCONE

SOROSILICATI: silicati a coppie di tetraedri che condividono un vertice.

EPIDOTO

CICLOSILICATI: tre o più tetraedri formano una struttura anulare grazie alla condivisione di due vertici ciascuno. 

BERILLO

INOSILICATI: in questo caso i tetraedri si uniscono formando catene che possono essere singole, come nel caso dei pirosseni, oppure catene doppie come negli anfiboli.

AUGITE e ORNEBLENDA

FILLOSILICATI: sono caratterizzati da una struttura a strati formata dai tetraedri. Ogni tetraedro si lega ad altri tre attraverso l’ossigeno. 

SERPENTINO

TETTOSILICATI: in cui i tetraedri legandosi formano strutture tridimensionali. 

QUARZO

I silicati in base alle loro caratteristiche chimiche e fisiche si possono suddividere in due gruppi;

• silicati felsici: abbondanti di silice e di alluminio, sono acidi e non sono molto densi.
• silicati mafici: sono ricchi di ferro e magnesio, ma poveri di silicio a causa della loro natura basica, e con elevato peso specifico.

L'abbondanza di silicio , alluminio e ossigeno, dona ai minerali una colorazione chiara, ad esempio i feldspati.
Il ferro e il cromo impartiscono una caratteristica colorazione verde scuro ai minerali in cui sono presenti. 

MINERALI NON SILICATI

I minerali non silicati costituiscono circa l'8% della crosta terrestre.
Si possono suddividere in questi sei gruppi:

* CARBONATI: contengono carbonio e ossigeno legati a un elemento metallico. 
Sono molto frequenti nelle rocce sedimentarie.
I due più famosi sono la calcite, costituito da carbonato di calcio neutro CaCO3 e la dolomite, carbonato di calcio e di magnesio CaMg(CO3); che formano rispettivamente rocce calcaree e dolomitiche.

* SOLFATI: formati da zolfo e ossigeno legati a un elemento metallico. Si tratta di minerali che precipitano per evaporazione di soluzioni acquose concentrata. 
Esempi: l’anidrite formata dal gruppo zolfo, ossigeno e calcio CaSO4, e il gesso CaSO4 2H2O.

* ALOGENURI: formati da ioni di un alogeno combinato con un altro elemento. Un esempio è il salgemma costituito da cloro e sodio Na+Cl-, anche fluorite CaF2. Generalmente sono abbastanza teneri, incolori e solubili in acqua. 

* SOLFURI: importanti giacimenti minerari sono composti dallo zolfo e da elementi metallici, come la pirite formata da zolfo e ferro FeS2 e la galena PbS.

* OSSIDI E IDROSSIDI:  si tratta di minerali in cui un elemento è combinato con l'ossigeno e a volte anche con molecole d'acqua. Più comuni: magnetite Fe3O4, ematite Fe2O3 --> spesso colorati di giallo o rosso.

* ELEMENTI NATIVI: minerali costituiti da un metallo o semimetallo, che si trovano in natura allo stato elementare. Come l’oro Au, l’argento Ag e il rame Cu. Anche la grafite e il diamante, entrambi costituiti da carbonio. 

FONTI: LIBRO DI TESTO "Le scienze della terra" e QUESTO SITO 

Poli/iso-morfismo

POLIMORFISMO 

Il polimorfismo si ha quando due o più minerali con identica composizione chimica, e quindi stessa formula chimica, hanno una diversa struttura cristallina. 
Il polimorfismo dipende dal fatto che la stessa sostanza può cristallizzare in ambienti diversi, con diverse condizioni di temperatura e pressione. 

ISOMORFISMO 

L'isomorfismo riguarda minerali che presentano composizione chimica differente, ma analoga struttura cristallina. Isomorfismo si ha quando all'interno dello stesso reticolo, ioni di elementi chimici diversi possono sostituirsi a vicenda, avendo raggio ionico e cariche simili. 
Gli elementi vengono chiamati VICARIANTI e il fenomeno dello scambio viene chiamato VICARIANZA. 
I minerali isomorfi danno due soluzioni allo stato solido di due minerali distinti, dette miscele isomorfe, essi si possono miscelare  in tutte o solo in determinate proporzioni. In natura le forme miste sono le più diffuse, mentre i termini puri sono più rari.  

SOLIDI AMORFI 

Alcuni minerali possono avere una struttura disordinata simile alla disposizione che assumono le particelle di un gas o di un liquido; questi minerali vengono chiamati AMORFI O VETROSI.
Se frantumiamo un cristallo cubico otterremo frammenti che presentano ancora forme cubiche con facce piane, per esempio la salgemma; viceversa se spezziamo un vetro, i frammenti si presenteranno irregolari, incurvati e smussati.

I passaggi di stato-solido permettono di distinguere una sostanza amorfa da una cristallina --> la fase cristallizzata ha un punto di fusione netto, mentre la fase amorfa non ha un punto di fusione definito: per cui all'aumentare della temperatura diventa prima pastosa e molle, poi sempre più fluida e infine liquida.
Se la fase liquida di certe sostanze non è raffreddata con molta lentezza, il movimento delle particelle diminuisce bruscamente, e queste rimangono imprigionate in uno stato solido disordinato.

Le sostanza cristallizzate sono in genere anisotrope: in esse grandezze fisiche, come la dilatazione termica, o certe proprietà ottiche, assumono valori diversi a seconda della direzione considerata.
Le sostanze amorfe sono invece isotrope: presentano le stesse caratteristiche fisiche in tutte le direzioni.

Formazione e proprietà fisiche dei minerali

FORMAZIONE DEI MINERALI

I minerali sono i risultati di processi fisici e chimici, esogeni ed endogeni che si sono sviluppati e che continueranno a svilupparsi sul nostro pianeta.

ESOGENI= processi che agiscono lentamente sulla superficie terrestre che tendono a uniformare il livello del suolo (acqua, aria, gelo).
ENDOGENI= processi che hanno origine all'interno della litosfera o del globo terrestre.

I minerali si formano attraverso processi di cristallizzazione in cui le particelle costituenti si organizzano in un reticolo tridimensionale ordinato.
La genesi dei minerali e dei loro aggregati (le rocce), dipende dalle condizioni ambientali di formazione --> presenza di determinati elementi chimici, temperatura, pressione, ph delle soluzioni.

PH= valore numerico che esprime l'acidità o la basicità di una soluzione, in base alla quantità di H+ presenti in soluzione.

Il processo di formazione può avvenire in più modi.

# Cristallizzazione da soluzioni magmatiche solidificatesi per raffreddamento in superficie o a una determinata profondità nell'interno terrestre. Con il procedere del raffreddamento inizialmente si formano i minerali a più alto punto di fusione e secondariamente quelli con un punto di fusione più basso.
# Cristallizzazione da soluzioni acquose per evaporazione del solvente, solitamente acqua marina, o per raffreddamento della soluzione stessa (precipitazione).
# Cristallizzazione per raffreddamento di vapori o per reazioni tra gas, con formazione di cristalli ben formati, in corrispondenza di bocche vulcaniche o nelle cavità delle rocce quando la pressione è molto bassa.
# Cristallizzazione da fasi solide cristalline o amorfe, con trasformazione allo stato solido di materiali già presenti e non più in equilibrio con l'ambiente a causa di cambiamenti di temperatura e pressione o della presenza di soluzioni. Le particelle si diffondono lentamente attraverso un solido formando un nuovo reticolo cristallino.
# Attività degli organismi viventi, con produzione di biominerali, come per esempio apparati scheletrici e gusci. 

PROPRIETA' FISICHE 

Le dimensioni dei cristalli possono variare enormemente, alcuni si sono molto grandi, mentre altri si vedono a malapena al microscopio.
I minerali possono essere identificati ricorrendo alle loro proprietà fisiche, ma in alcuni casi è necessario ricorrere ad analisi più approfondite come l'analisi chimica e la diffrazione ai raggi X.

Proprietà fisiche: 
colore --> proprietà che si nota per prima, spesso utile per l'identificazione del minerale;




colore della polvere --> strofinando in minerale su una superficie abrasiva si può vedere il colore della polvere;





densità --> rapporto tra la massa del corpo e la massa di un uguale volume di acqua distillata alla temperatura di 4°C;
sfaldatura --> capacità di ridurre in lamine ;

durezza --> capacità di incidere;




lucentezza --> capacità di riflettere la luce;
temperatura di fusione --> temperatura alla quale il solido cristallino viene demolito;

birifrangenza --> sdoppiamento dell'immagine posta dietro al minerale, caratteristica della calcite;




fluorescenza --> quando l’emissione di luce ha la durata dell'irradiazione, tipica della fluorite.