Il ciclo delle rocce

Le tre grandi famiglie di rocce – ignee, sedimentarie e metamorfiche – sono pagine di un libro che non smette di scriversi e che attende solo di essere letto
di Patrizia Macrì
Tratto di INGVAMBIENTE

Ogni volta che raccogliamo un sasso in riva al mare o osserviamo le pareti di una montagna, stiamo entrando in contatto con i frammenti della lunga storia geologica della Terra. Quelli che a noi sembrano semplici sassi sono in realtà i mattoni con cui il nostro pianeta è stato costruito: le rocce.

Non si tratta di elementi statici e immutabili, ma di aggregati naturali di uno o più minerali che, nel corso di milioni di anni, cambiano aspetto e natura. Questo incessante processo di trasformazione è noto come ciclo delle rocce, ed è ciò che le fa passare da un tipo all’altro.

Questo processo, che avviene in milioni di anni, ci permette di classificarle in tre grandi famiglie principali, ognuna con una storia e un processo di formazione unici: le rocce ignee, le rocce sedimentarie e le rocce metamorfiche.

Le rocce ignee: nate dal fuoco 

Le rocce ignee, o magmatiche, sono le prime rocce a essersi formate sulla Terra, e continuano a formarsi ancora oggi. Il loro nome deriva dalla parola latina ignis, che significa fuoco, e la loro origine è proprio legata al calore e al magma. Si formano infatti dalla solidificazione del magma (la roccia fusa che si trova all’interno della Terra) o solidificazione della lava (il magma che fuoriesce in superficie durante un’eruzione vulcanica). 

Possiamo  distinguere due grandi sottocategorie di rocce ignee in base a dove avviene la loro solidificazione:

Rocce intrusive (o Plutoniche): si formano quando il magma si raffredda lentamente, intrappolato sotto la superficie terrestre. Questo processo, che può durare migliaia o milioni di anni, permette agli atomi di organizzarsi in grandi e ben definiti cristalli. Il granito, per esempio, è composto da piccoli cristalli visibili a occhio nudo, come quelli di quarzo, feldspato e mica. Questo è un esempio perfetto di roccia intrusiva.

Rocce effusive (o vulcaniche): si formano quando la lava viene eruttata da un vulcano e si raffredda molto velocemente a contatto con l’aria o con l’acqua. La rapidità del raffreddamento non dà il tempo agli atomi di formare cristalli grandi. Il risultato sono rocce con cristalli molto piccoli (a volte invisibili), oppure con una struttura vetrosa, come nel caso dell’ossidiana, un vetro vulcanico liscio e nero. Un altro esempio è il basalto, la roccia che forma la maggior parte dei fondali oceanici.

La differenza tra rocce intrusive ed effusive è quindi più nella struttura che nella composizione: la prima avrà una struttura ben definita, la seconda una più compatta e meno cristallina.

Le rocce sedimentarie: un tuffo nel passato 

Le rocce sedimentarie sono come le pagine di un libro che racconta la storia della Terra. Il loro nome deriva da “sedimento”, ovvero il materiale che si deposita. Si formano infatti dall’accumulo e dalla successiva compattazione e cementazione di frammenti di altre rocce, resti di organismi viventi e di precipitati chimici. 

Il processo è un po’ come la preparazione di una torta a strati e si svolge in più fasi:

• Erosione: Le rocce esistenti vengono lentamente frantumate in pezzi più o meno piccoli (conglomerato, sabbia, ghiaia, argilla) dagli agenti atmosferici come vento, acqua e ghiaccio.
• Trasporto: Questi frammenti, chiamati sedimenti, vengono trasportati da fiumi, ghiacciai o vento e si depositano in bacini, come laghi o fondali marini.
• Deposizione: I sedimenti si accumulano a strati (stratificazione), uno sopra l’altro, con gli strati più vecchi in basso e quelli più recenti in alto.
• Litificazione: Con il passare del tempo, il peso degli strati superiori schiaccia quelli inferiori (compattazione) e l’acqua che circola al loro interno deposita minerali che agiscono da collante (cementazione). Questo processo trasforma i sedimenti sciolti in roccia solida.

Le rocce sedimentarie si dividono in tre gruppi principali:

• Rocce Clastiche (o Detritiche): Formate da frammenti di rocce preesistenti. La loro classificazione dipende dalla dimensione dei granuli. Se i granuli sono grandi come ciottoli, la roccia è un conglomerato; se sono delle dimensioni della sabbia, è un’arenaria; se sono molto fini, è un’argillite o uno scisto argilloso.
• Rocce Chimiche: Si formano quando i minerali disciolti nell’acqua precipitano e si solidificano. L’esempio più comune è la roccia salina. Il suo processo di formazione è analogo a quello del sale che si forma quando l’acqua salata di una laguna evapora.
• Rocce Organogene: Derivano dall’accumulo di resti di organismi viventi. Il calcare può formarsi dall’accumulo di conchiglie e scheletri di organismi marini, mentre il carbone si forma dalla decomposizione e compressione di resti vegetali in antiche paludi.

E’ nelle rocce sedimentarie che sono custoditi i fossili, ovvero i resti o le tracce di esseri viventi del passato, che ci forniscono indizi preziosi sull’evoluzione della vita sulla Terra.

Rocce metamorfiche: quando calore e pressione trasformano la materia

Le rocce metamorfiche sono vere e proprie rocce trasformate a partire da altre. Il termine metamorfismo deriva dal greco metamorfosis, che significa “cambiamento di forma”. Queste rocce si formano quando una roccia preesistente (ignea, sedimentaria o anche un’altra roccia metamorfica) subisce un’alterazione profonda a causa di variazioni estreme di pressione e temperatura. È importante sottolineare che la roccia non fonde, ma i suoi minerali ri-cristallizzano organizzandosi in una nuova struttura più stabile.

I processi che portano al metamorfismo possono essere di due tipi principali:

• Metamorfismo regionale: Avviene su vasta scala, durante processi geologici come la formazione delle catene montuose, dove enormi masse di rocce vengono compresse e spinte in profondità, subendo calore e pressione intensi. Questo tipo di metamorfismo spesso produce rocce con una foliazione, ovvero una struttura a strati o a bande. Esempi classici sono l’ardesia (usata per le lavagne e i tetti) che deriva dall’argillite, o lo gneiss (con le sue evidenti bande di colore chiaro e scuro) che deriva dal granito.
• Metamorfismo di contatto: Si verifica su scala più ridotta, quando una massa di magma caldo risale e si intrufola in rocce preesistenti. Il calore del magma “cuoce” le rocce circostanti, trasformandole. Un esempio tipico è il marmo, una roccia metamorfica che si forma dal metamorfismo del calcare. Il marmo ha una struttura non foliata e omogenea, molto apprezzata per sculture e rivestimenti.

Le rocce metamorfiche mostrano l’incredibile capacità della natura di trasformare e riorganizzare i minerali, creando capolavori geologici unici che ritroviamo nelle rocce ornamentali usate nei monumenti fin dall’antichità. La loro classificazione si basa principalmente sulla loro tessitura, ovvero l’aspetto e la disposizione dei minerali al loro interno. 

Le rocce metamorfiche si distinguono in due grandi gruppi: quelle foliate e quelle non foliate.

Rocce foliate (o scistose): hanno un aspetto a strati o a bande. Si verifica quando i minerali all’interno della roccia si riallineano, diventando paralleli tra loro a causa della forte pressione subita durante il metamorfismo.

• Ardesia: Si forma dal metamorfismo dell’argillite. È a grana molto fine e si sfalda in lastre sottili, usate per tetti e lavagne.
• Scisto: Si forma in condizioni di pressione e temperatura maggiori. Ha una grana più grossolana e una lucentezza evidente dovuta ai cristalli di mica. Tende a rompersi in scaglie o foglietti.
• Gneiss: Si forma con metamorfismo molto intenso. È caratterizzato da bande chiare e scure ben visibili, risultato della separazione dei minerali. Deriva spesso da granito o da rocce sedimentarie.

Rocce non foliate: non hanno una struttura a strati o bande. Ciò accade o perché la roccia originale era composta da minerali che non si allineano (come il quarzo) o perché il metamorfismo è avvenuto a temperature elevate ma con bassa pressione.

• Marmo: Si forma dal metamorfismo del calcare. È composto principalmente da calcite e viene spesso usato per sculture e rivestimenti. È privo di foliazione e ha una grana cristallina compatta.
• Quarzite: Si forma dal metamorfismo dell’arenaria. È una roccia molto dura e resistente, composta quasi interamente da quarzo. Anche in questo caso, la mancanza di foliazione è dovuta alla natura dei minerali che la compongono.

Ogni roccia è una pagina del grande libro della Terra: il fuoco che forgia i graniti, l’acqua che deposita le argille, la pressione che trasforma i calcari in marmi. Decifrare queste pagine significa capire i processi profondi che modellano il pianeta. È il lavoro che l’INGV porta avanti ogni giorno, studiando i vulcani e i loro prodotti, analizzando le rocce sedimentarie che custodiscono tracce del clima passato, indagando le trasformazioni metamorfiche che hanno dato origine alle catene montuose. Questi studi non servono solo a conoscere la storia geologica della Terra, ma anche a prevedere rischi naturali e affrontare le sfide ambientali di oggi.

La classificazione delle rocce non è solo un esercizio di memoria, ma uno strumento per comprendere la storia dinamica e complessa del nostro pianeta. Dalle viscere incandescenti della Terra fino alla superficie, le rocce sono la testimonianza  del lungo e affascinante viaggio geologico che ha plasmato il mondo in cui viviamo.