Come si formano le rocce: pillole di geologia dagli USA Ovest

Continua la serie di approfondimenti sul mondo della geologia ispirati dai nostri viaggi. In modo particolare il nostro viaggio nei parchi degli USA Ovest, di cui trovate tutto l’itinerario in questo articolo (cliccate qui), mi ha fatto riscoprire tante definizioni e curiosità riguardanti le rocce, le montagne e la natura che ci circonda.

In questo articolo troverete la descrizione dei vari processi di formazione delle rocce e, per ognuno di essi, gli esempi di rocce che abbiamo trovato nel corso del nostro viaggio.

Indice

I processi litogenetici

I processi litogenetici altro non sono che i processi di formazione delle rocce. Il primo elemento della parola, lito, deriva dal greco e significa roccia, mentre genesi ha il significato di origine.

La storia e la composizione delle rocce è strettamente correlata ai minerali (leggete a questo proposito il precedente articolo dedicato alle generalità sui minerali).

I tre principali processi litogenetici sono i seguenti:

magmatico
sedimentario
metamorfico

Le rocce prendono poi il loro nome dal relativo processo di formazione. Pertanto si parlerà di rocce magmatiche, sedimentarie e metamorfiche.

Rocce Magmatiche

Le rocce magmatiche, dette anche ignee, si formano a partire da un magma, ossia materiale fuso che ha origine all’interno della crosta terrestre. Il magma è un sistema complesso costituito da una miscela di roccia fusa, acqua e altre sostanze gassose. La componente principale del magma è di natura silicatica, a causa dell’abbondanza del silicio nella crosta terrestre (come descritto in questo articolo).

Se il magma, all’interno della crosta terrestre, incontra condizioni di temperatura più basse allora comincia a solidificare, tramite la formazione di minerali ed in seguito di rocce.

Il processo magmatico avviene ad elevate temperature, anche migliaia di gradi. Si possono formare due diverse tipologie di rocce magmatiche:

Rocce magmatiche intrusive

Le rocce magmatiche intrusive derivano da magma solidificato in profondità. Il processo magmatico intrusivo avviene molto lentamente perché il magma è bloccato all’interno della crosta da uno strato di rocce esterne. La lentezza del processo permette a tutto il magma di solidificare formando cristalli di grandi dimensioni, visibili a occhio nudo. Questi enormi blocchi di magma solidificato, lunghi anche migliaia di chilometri, vengono chiamati batoliti, dal greco “pietra estesa”.

La roccia magmatica intrusiva più nota è il granito. Un famoso batolite di granito è proprio la catena montuosa della Sierra Nevada, che si sviluppa tra i parchi di Yosemite e del Sequoia National park, come descritto in questo articolo: Esfoliazione, il processo geologico che accomuna il Sequoia National Park e lo Yosemite (cliccate qui).

Half Dome esfoliazione — Parco Nazionale Yosemite in California: vista della cima granitica dell’Half Dome dal Glacier Point. Immagine tratta da Wikipedia

Rocce magmatiche effusive

Le rocce magmatiche effusive si formano invece a partire da masse di magma fuoriuscito dalla superficie terrestre. In questo caso il magma riesce ad arrivare in superficie grazie alla pressione dei suoi gas disciolti. Il magma fuoriesce dalla superficie terrestre disperdendo i suoi gas e diventando lava (la lava si differenzia dal magma proprio perché non ha una componente gassosa).

Il magma, fuoriuscendo dalla crosta, viene esposto ad una temperatura decisamente inferiore: per questo cristallizza molto velocemente e in maniera disordinata, dando origine a strutture porfiriche, formate da cristalli piccolissimi (che non hanno avuto il tempo di accrescere le loro dimensioni). Struttura porfirica che prende il nome dalla roccia magmatica effusiva più nota, il porfido. Un’altra tipologia di roccia magmatica effusiva è il basalto, di colore scuro tendente al nero e caratterizzato da un basso contenuto di silice (al massimo il 50%).

Nel paesaggio lunare che si ammira dallo Zabriskie Point nella Death Valley si possono notare alcuni strati scuri di roccia magmatica effusiva, come nella foto qui sotto, sulla destra. In questo caso gli strati neri di roccia sono il risultato di lava colata nell’antico bacino di un lago, sovrapponendosi alla base di rocce sedimentarie (nella foto sono le rocce bianco-giallastre).

Tramonto Zabriskie Point Death Valley - viaggio USA ovest — I colori del tramonto nelle Badlands di fronte allo Zabriskie Point

Rocce Sedimentarie

Il processo sedimentario si basa sull’accumulo di detriti e sedimenti su bacini acquei. I detriti sono il risultato dell’azione degli agenti esogeni, acqua, vento e ghiacci, che erodono le montagne e le rocce esistenti trascinandone poi i detriti a fondo valle. Gli agenti esogeni sono tutte quelle forze che agiscono al di fuori della crosta terrestre (esogeno=che nasce dal di fuori).

Questo processo avviene a bassi livelli di temperatura e pressione. Si possono formare diverse tipologie di rocce sedimentarie, tra cui:

Rocce sedimentarie clastiche

Derivano dai detriti di altre rocce che sono state erose dagli agenti atmosferici. I detriti, o clasti, si accumulano poi in bacini o depressioni della crosta terrestre. Una roccia sedimentaria clastica molto nota è l’arenaria che deriva da depositi di detriti e sabbie compattate.

L’arenaria è stata protagonista nel nostro viaggio negli USA ovest: uno dei luoghi più spettacolari, l’Antelope Canyon, è proprio scavato tra pareti di arenaria rossa, dove si notano i vari strati di sedimenti che sono stati levigati dall’acqua. In alcuni punti poi l’azione erosiva degli agenti atmosferici ha creato vere e proprie scultura di roccia come questa nella foto: la donna nel vento.

Antelope Canyon - Rocce sedimentarie - Arenaria — Lower Antelope Canyon: the Lady in the Wind scavata nelle gole di arenaria rossa

Rocce sedimentarie organogene

Questo processo deriva dall’accumulo di sostanze collegate ad attività biologiche. Per esempio, l’accumulo di gusci, conchiglie o strutture scheletriche di organismi quali i coralli e spugne. I coralli infatti utilizzano il minerale calcite per creare i propri gusci esterni e la loro attività crea enormi depositi. La calcite, ossia il carbonato di calcio, è alla base delle rocce sedimentarie organogene più note: il calcare e la dolomia. Dolomia che venne scoperta proprio come un particolare tipo di roccia calcarea nel 1792 da Déodat Guy Silvain de Dolomieu, geologo francese.

Rocce Dolomiti Monte Averau — Con questa foto deviamo dal nostro viaggio negli USA e rendiamo omaggio alle nostre Dolomiti con la splendida vista dal rifugio Nuvolau (2.574 metri s.l.m. – Cortina d’Ampezzo – BL): sulla destra si vede la vetta a doppia punta del Monte Averau (2.647 metri s.l.m.). Le dolomiti sono caratterizzate da una maggiore resistenza agli agenti atmosferici, rispetto al calcare. Inoltre, il loro più alto grado di rigidità porta alla formazione di fratture e crea pendii accidentati fatti di torri e pareti verticali con mantelli detritici alla loro base (elementi del paesaggio dolomitico)

Nel caso della dolomia infatti il minerale di riferimento è chiamato dolomite, e non più la calcite. La dolomite è un carbonato doppio di calcio e magnesio, che ha però avuto origine da calcite. Infatti, il processo di dolomitizzazione porta, nella calcite, ad una parziale sostituzione degli atomi di carbonio con atomi di magnesio. La dolomia si può quindi formare sia per depositi scheletrici ricchi di magnesio degli organismi marini sia per dolomitizzazione. La zona delle Dolomiti nelle Alpi orientali ha avuto origine circa 200 milioni di anni fa proprio da scogliere coralline.

Infine, la dolomia si può anche formare come deposito di tipo evaporitico: la terza classe di roccia sedimentaria che vediamo qui di seguito.

Rocce sedimentarie di origine chimica

Si tratta di rocce formate per depositi dovuti a fenomeni chimici, in modo particolare la precipitazione. Nel caso delle evaporiti, quando l’acqua evapora, la concentrazione dei suoi sali minerali aumenta e supera il limite di saturazione, portando alla precipitazione dei sali stessi.

Un esempio può essere un antico lago evaporato completamente, dove sul fondo si depositano tutti i sali che erano contenuti nell’acqua. Come il Badwater Basin della Death Valley, caratterizzato da una spessa crosta di sale (travate a questo link l’articolo sulla nostra esperienza nella Death Valley).

Death Valley Badwater Basin rocce evaporiti — Il Badwater Basin nella Death Valley. I cristalli di sale, che sono rimasti dopo l’evaporazione del lago, si espandono e si infiltrano nelle “mudcrack”, ossia fessure nel fango, e solidificano creando disegni e linee irregolari (cerchi e ottagoni che si vedono nella foto).

Rocce metamorfiche

Mentre il processo sedimentario avviene sulla superficie terrestre, quello metamorfico avviene in profondità all’interno della crosta stessa. Le rocce metamorfiche nascono dalla trasformazione di rocce preesistenti, magmatiche o sedimentarie: tali rocce modificano la propria composizione sulla base di determinate condizioni di temperatura e pressione. I minerali vengono così smantellati e se ne formano di nuovi.

Una nota roccia metamorfica è il marmo, che deriva da calcari venuti a contatto con masse di magma all’interno della crosta terrestre. Il magma con la sua elevata temperatura modifica infatti la struttura cristallina del calcare. Il marmo è formato quindi da contatto tra calcare e masse magmatiche granitiche. Sulla sua superficie si possono notare cristalli di calcite. Nel caso della formazione del marmo, si parla di metamorfismo di contatto.

Nella nostra escursione a Crystal Cave nel Sequoia National Park (trovate i dettagli in questo articolo (cliccate qui)) abbiamo potuto vedere una serie di rocce e minerali incastonati in questa grotta scavata dall’acqua. Nella foto si vedono le stalattiti nella Marble Hall: il salone di marmo.