La crosta terrestre: minerali e rocce
I costituenti della crosta terrestre
Cominciamo lo studio del nostro pianeta a iniziare dalla crosta, l’involucro solido più esterno della Terra il cui spessore è dell’ordine di appena alcune decine di kilometri. È solo una sottilissima pellicola in confronto agli oltre 6300 km del raggio terrestre, ma – come vedremo – conserva dati e informazioni su quasi tutta la lunghissima storia del nostro pianeta.
E, soprattutto, qui si svolgono i numerosi processi chimici, fisici e biologici che regolano le continue trasformazioni del «sistema integrato Terra».
In questo capitolo cominceremo a prendere in esame la natura della crosta terrestre, e cioè quali siano e che origine abbiano i vari materiali che la costituiscono e che chiamiamo minerali e rocce (figura ►1).
I minerali sono i costituenti fondamentali delle rocce, i veri «mattoni» da cui risulta edificato il pianeta.
Dovremo sostituire l’immagine tradizionale dei minerali (come oggetti da decorazione o come sostanze per impiego industriale) con quella più generica di strutture complesse, frutto di un ordine rigoroso a livello degli atomi. Scopriremo così il mondo dei cristalli che offre, dietro il rigore dei precisi rapporti chimico-fisici, una grande fantasia di forme e colori. E saranno proprio i meccanismi attraverso cui si formano i cristalli a fornirci la chiave per entrare nel multiforme mondo delle rocce.
Se i minerali sono i «mattoni», formati dalle varie combinazioni degli elementi chimici diffusi nell’Universo, le rocce sono gli «edifici» cui i minerali danno origine e che costituiscono, in definitiva, la struttura della crosta.
Lo studio delle rocce inizia dove possono essere osservate, cioè sulla superficie terrestre, che offre due importanti fonti di informazioni:
- gli ambienti in cui si stanno formando oggi nuove rocce e i vari tipi di processi chimici, fisici e biologici che caratterizzano i singoli ambienti;
- le rocce che si sono formate in passato e sono state via via sepolte da altre rocce, ma che ora i processi erosivi fanno affiorare anche molto tempo dopo la scomparsa degli ambienti in cui si sono generate.
Le analisi e le interpretazioni dei due tipi di dati sono tra loro strettamente collegate. L’osservazione degli ambienti e dei processi attuali permette di comprendere l’origine delle rocce e ciò consente di ricostruire ambienti del passato a partire dall’esame delle rocce che affiorano oggi in superficie (figura ►2). Lo studio delle rocce ha messo in evidenza che molte di esse si sono formate in profondità, all’interno della crosta, e ha permesso di ricostruire processi interni della Terra, non osservabili, ma di grande importanza. Classificare le rocce in base ai processi litogenetici (i processi che danno origine alle rocce) significa poter disporre di uno strumento di indagine per ricostruire la storia della Terra e per cominciare a comprendere come «funziona» il nostro pianeta.
Dietro la molteplicità di tali processi e l’eterogeneità dei prodotti che ne derivano scopriremo le linee fondamentali del ciclo litogenetico, un processo che riguarda tutta la crosta, i cui minerali risultano in perenne trasformazione. Le rocce, infatti, continuano a formarsi da miliardi di anni, ma vengono ampiamente «riciclate», per cui la crosta si rinnova continuamente, tanto che le testimonianze di eventi molto antichi sono diventate rare e lacunose.
A fianco dell’aspetto conoscitivo, lo studio delle rocce offre anche aspetti applicativi. I diversi processi litogenetici sono all’origine delle risorse naturali non biologiche, il cui impiego ha accompagnato tutto il cammino dell’uomo, dalla raccolta di selce per le punte delle frecce all’estrazione di materiali radioattivi per l’energia nucleare.
I materiali da costruzione, le materie prime per la produzione di metalli, i combustibili fossili (petrolio e carbone) sono minerali e rocce, e la loro ricerca, come la valutazione della loro disponibilità, si basa sulle conoscenze dei processi litogenetici.
Lo studio delle rocce e dei minerali impiega numerose tecniche, come l’esame al microscopio di sottili «fettine» tagliate da un frammento di roccia e levigate fino a renderle trasparenti alla luce.
A. L’esame di un ambiente desertico attuale permette di riconoscere gli aspetti che caratterizzano i depositi che vi si formano: natura dei materiali (sabbia), forme (tipiche collinette, chiamate «dune», con sottili straterelli inclinati) e processi che operano (vento).
B. Queste arenarie (sabbie tenacemente cementate), messe in luce dall’erosione di un fiume, permettono di riconoscere con la loro tipica stratificazione i resti di un antico deserto, ormai scomparso da milioni di anni.
