Minerali, rocce, vulcani, terremoti e tettonica delle placche: concetti fondamentali e rischi

Minerali e rocce

Minerali: sono solidi naturali con composizione chimica definita e reticolo cristallino. Si formano per: raffreddamento del magma, precipitazione, sublimazione, evaporazione, attività biologica o trasformazioni solide.

Proprietà dei minerali

• Peso specifico (densità)
• Durezza (scala di Mohs)
• Sfaldatura
• Lucentezza
• Colore
• Magnetismo
• Conducibilità

Classificazione: silicati e non silicati

Silicati (SiO₄⁴⁻): nesosilicati, sorosilicati, ciclosilicati, inosilicati, fillosilicati, tectosilicati (es. quarzo, miche, feldspati).

Non silicati: elementi nativi, solfuri (es. pirite), ossidi, carbonati (es. calcite), solfati (es. gesso), fosfati, borati.

Rocce

Rocce = aggregati di minerali.

• Magmatiche: originate dal magma.
  • Intrusive (plutoniche): lento raffreddamento (es. granito).
  • Effusive (vulcaniche): rapido raffreddamento (es. basalto).
• Sedimentarie: da accumulo →
  • Clastiche (es. arenarie).
  • Organiche (es. accumuli di gusci, carboni).
  • Chimiche (es. evaporiti).
• Metamorfiche: derivano da rocce preesistenti sottoposte a variazioni di temperatura e pressione.
  • Metamorfismo di contatto: per effetto del calore di un corpo magmatico vicino.
  • Metamorfismo regionale: per movimenti crostali estesi → formazione di scistosità e nuovi minerali.

Vulcani

Il magma (fase fusa + gas) sale per ridotta densità rispetto alle rocce circostanti. Un vulcano è costituito da: cratere, camino, camera magmatica e condotti. La lava è il magma emerso in superficie, con perdita dei gas.

Struttura e tipi di eruzione

• Eruzioni:
  • Lineari: lava fluida che fuoriesce lungo fratture o dorsali.
  • Centrali: emissione dal cratere.
• Tipi di vulcano:
  • Vulcano a scudo: ampi, lave basaltiche fluide, eruzioni prevalentemente effusive (es. Mauna Loa).
  • Vulcano strato: conici, lave viscose, eruzioni spesso esplosive (es. Vesuvio, Etna).
• Viscosità e tipo di eruzione:
  • Bassa viscosità → eruzione effusiva.
  • Alta viscosità → eruzione esplosiva.
  • Viscosità intermedia → eruzione mista (stromboliana).
  • Presenza di acqua → eruzioni idromagmatiche.

Prodotti eruttivi e conseguenze

• Prodotti:
  • Gassosi: vapore acqueo, CO₂, altri gas.
  • Liquidi: colate laviche.
  • Solidi: bombe vulcaniche (>64 mm), lapilli (2–64 mm), ceneri (<2 mm).
• Dopo l'eruzione: emissione di gas residui e attività di acque termali.
• Distribuzione: dorsali medio-oceaniche, margini convergenti, punti caldi.
• Rischi: elevata intensità eruttiva richiede misure di prevenzione e monitoraggio.
• Risorse: suoli fertili, materiali per costruzione, potenzialità geotermiche.

Terremoti

Un terremoto è una vibrazione della Terra dovuta al rilascio improvviso di energia (meccanismo del rimbalzo elastico).

Termini chiave e onde sismiche

• Ipocentro: punto di origine del sisma all'interno della Terra.
• Epicentro: punto sulla superficie direttamente sopra l'ipocentro.
• Onde sismiche:
  • Onde P: longitudinali, le più veloci.
  • Onde S: trasversali, non si propagano nei liquidi.
  • Onde superficiali: Rayleigh e Love, spesso le più distruttive in superficie.
• I sismografi registrano le onde: l'epicentro si determina con almeno tre stazioni.

Le onde sismiche sono anche strumenti per studiare la struttura interna della Terra (rifrazione e riflessione alle discontinuità).

Intensità, magnitudo ed effetti

• Intensità: misura degli effetti osservati (es. scala MCS, fino a 12 gradi).
• Magnitudo: misura dell'energia liberata (es. scale Richter, Mb, MS, Mw). È una scala logaritmica: un aumento di +1 corrisponde a circa ×10 nell'ampiezza delle onde e a circa ×30 nell'energia liberata.
• Accelerazione del suolo: parametro usato per valutare la pericolosità sismica.
• Effetti:
  • Primari: spostamenti del suolo e fratture.
  • Di sito: amplificazione locale dovuta al tipo di terreno.
  • Tsunami: generati da movimenti del fondo marino.

Previsione e prevenzione

• Previsione: approcci deterministici (studi di precursori) e statistici (cataloghi storici e analisi probabilistiche).
• Prevenzione: costruzioni antisismiche, microzonazione, informazione ed educazione della popolazione.

Tettonica delle placche

La Terra è costituita da crosta, mantello e nucleo. La crosta insieme al mantello superiore forma la litosfera, che si muove sull'astenosfera. Circa 20 placche litosferiche si muovono, generando margini attivi.

Margini e processi

• Margini divergenti: dorsali medio-oceaniche, formazione di nuova crosta.
• Margini convergenti: subduzione → formazione di fosse oceaniche, vulcanismo e catene montuose.
• Margini trascorrenti: scorrimento laterale tra placche → terremoti (es. faglia di San Andreas).

Alle dorsali oceaniche il magma risale e crea nuova crosta. Nelle fosse abissali la subduzione genera vulcanismo spesso esplosivo e il piano di Benioff evidenzia i piani di profondità delle scosse.

Teorie e cicli geologici

• Deriva dei continenti (Wegener): concetto di continenti uniti (Pangea) e loro separazione.
• Espansione dei fondi oceanici (Hess): formazione di nuova crosta alle dorsali.
• Ciclo di Wilson: apertura e chiusura degli oceani attraverso fasi embrionale, giovanile, di maturità e collisione.