Il magma

Ciclo litogenetico

Fino ad ora ho parlato di minerali e rocce, ma.. come si formano?
Dunque, come descritto nel ciclo litogenico, tutto comincia dal magma che, solidificandosi, forma le rocce magmatiche (o ignee). Esse si dividono in effusive (o vulcaniche), se si raffreddano velocemente all'esterno della crosta terrestre quindi non presentano cristalli di grandi dimensione, intrusive (o plutoniche), sono l'opposto delle effusive, ed ipoabissali (o filoiane), sono una sorta di via di mezzo tra le precedenti. L'insieme di processi che ha le questi tipi di rocce come risultato si definisce processo magmatico. Il magma è un sistema costituito per la maggior parte da roccia fusa, a cui si aggiungono una parte solida e una gassosa disciolta (le cosiddette componenti volatili). La parola magma non va confusa con lava: si definisce infatti così il magma che, venendo a contatto con l'atmosfera, libera i gas disciolti.
Durante la risalita il magma può subire  vari cambiamenti:
-la composizione chimica: iniziano a cristallizzare alcuni elementi e si fonde parte delle rocce circostanti;
-il punto di fusione: varia a seconda della pressione e aumenta se viene in contatto con l'acqua.
Si distinguono due tipi di genesi aderì magmi: 
I magmi primari (basici) derivano dalla parziale fusione delle rocce del mantello superiore (le peridotiti); i magmi anatettici (acidi) invece derivano dalla parziale fusione delle rocce della crosta  terrestre.
Esistono fondamentalmente due tipi di magma molto diversi: granitico e basaltico, nell'immagine qui sotto sono rappresentate le loro caratteristiche.

caratteristiche magma basaltico e granitico

La ViscoDens in casa Trutt

In classe qualche giorno fà è nata la discussione sulla differenza tra viscosità e densità (da qui la parola viscodens) così dopo averla capita abbiamo ricevuto il compito di spiegare questi due concetti ai nostri genitori. Oltre a loro ne ho parlato con mio fratello minore, un'amica di mia madre e sua figlia (a cena da noi quella sera).

Bene iniziamo col dire che nessuno aveva un'idea ben precisa, mio fratello sapeva la formula per il calcolo della densità ma non gli sapeva dare un significato, quello che si è avvicinato di più alla definizione di viscosità, invece, è stato mio padre.
Diciamo che tra un "non saprei" e "è qualcosa tipo.. boh c'è.." siamo arrivati alla fatidica domanda 'è più densa l'acqua o l'olio? E il più viscoso qual'è?'  risposta unanime: "l'olio!". 

A questo punto ho spiegato il significato di densità e viscosità e perchè in realtà è l'acqua più densa dell'olio.
Densità: è la concentrazione di materia nello spazio (indicato come massa/volume). L'acqua è più densa perchè le sue molecole sono più vicine rispetto a quelle dell'olio.
Viscosità: è la resistenza del fluido al moto, questa dipende soprattutto dalla velocità con cui si muovono le molecole (più è alta minore è la viscosità) e dai legami tra le particelle.
A questo punto il loro interesse e la loro comprensione era calata (soprattutto quando ho iniziato a parlare di molecole e legami).

Spero di avergli trasmesso qualcosa, almeno la mia volontà di cercare di imparare qualcosa. Di sicuro ho capito che non è assolutamente semplice spiegare con parole semplici cose che riguardano concetti più complicati.

Queste sono le prime spiegazioni con scarso risultato dei miei intervistati:
"la viscosità mi ricorda qualcosa di viscido che sssccivola via.. tipo un lumacone.."
"mm.. la densità.. è tipo quando un muscolo è sodo, qualcosa che ha consistenza.."
"ma l'olio e l'acqua se li frulli si uniscono perchè è come quando vuoi fare la maionese.. c'è  l'uovo che è fatto quasi tutto d'acqua poi si unisce all'olio.. è un emulsione"

Abolito il cielo!

"Chi non conosce la verità è soltanto uno sciocco; ma chi, conoscendola, la chiama bugia, è un malfattore"

"Scopo della scienza non è tanto quello di aprire la porta all'infinito sapere, quanto quella di porre una barriera all'infinita ignoranza."

Queste frasi che ho scritto sono due battute dell'opera teatrale di B.Brecht, 'vita di Galileo'; no, non sono qui per pubblicizzare un libro (anche se non è così male da leggere..), ma per farvi conoscere un monologo di Marco Paolini intitolato ITIS Galileo. E' davvero favoloso dura un po' ma vale davvero la pena di vederlo: con un po' (molta) di ironia, Paolini racconta la vita dello scienziato che ha rivoluzionato il cielo, Galileo Galilei. Non aggiungo altro, buona visione!

Minerali: non tutti uguali

Dopo aver descritto in breve le caratteristiche principali dei minerali parliamo della loro classificazione.

Un minerale si classifica per l'anione che lo caratterizza:

• ossidi (ossigeno);

magnetite

• carbonati (carbonio);

malachite

• solfuri (ione solfuro, zolfo);

pirite

• solfati (zolfo);

fluorite

• silicati (ione silicato, silicio)

zircone

• elementi nativi, cioè elementi che in natura si trovano non combinati con altri elementi;

oro

I silicati hanno una struttura a tetraedro con gli atomi di ossigeno ai vertici, ma non è elettricamente neutro. Questo tipo di minerali si classifica per il numero di tetraedri legati tra di loro (in comune uno o più atomi di ossigeno, cosa non sempre vera e quando ciò accade le cariche negative vengono bilanciate da cationi metallici) e la loro disposizione:

• nesosilicati, nessun atomo di ossigeno in comune;

topazio

• sorosilicati, un atomo di ossigeno in comune, coppie di tetraedri;

epidoto

• ciclosilicati, due atomi di ossigeni in comune, struttura ciclica;

berillo (acquamarina)

• inosilicati, due o tre atomi di ossigeno in comune, rispettivamente formano catene a singole o doppie di tetraedri;

augite (catena singola)

orneblenda (catena doppia)

fillosilicati, tre atomi di ossigeno in comune, struttura su piani paralleli;

mica 

• tettosilicati, quattro atomi di ossigeno in comune, struttura sviluppata in tutte le direzioni dello spazio;

quarzo ialino

Il mondo dei minerali

Iniziamo col definire cos'è un minerale: un minerale è un solido cristallino che si è formato prevalentemente con un processo inorganico, esprimibile attraverso una formula chimica avente delle proprietà fisiche con valore costante.

salgemma

Non sempre i minerali riproducono a livello macroscopico la forma del reticolo di base, questi sono setti amorfi. Comunque sia i vari "mattoncini" (cioè le celle elementari) che compongono la struttura del solido possono essere tenute insieme da forze diverse, secondo cui i minerali sono classificati come: covalenti, ionici, metallici, molecolari.
Diversa può essere anche la loro formazione: cristallizzazione da soluzioni magmatiche (raffreddamento) o soluzioni acquose (evaporazione solvente), per raffreddamento di vapori, per reazioni avvenute tra gas, cristallizzazione da fasi amorfe (ad esempio aumento della pressione), attività degli organismi.

fluorite

I minerali possono avere varie proprietà fisiche come il colore, densità, lucentezza, temperatura di fusione, colore della polvere (polvere che si produce sfregando il minerale su una superficie abrasiva), sfaldatura (capacità di essere trasformato in lamine) e durezza (capacità di un minerale di inciderne un'altro, descritta nella scala Mohs).

quarzo (ametista)

A volte due minerali con stessa composizione chimica hanno diverso reticolo cristallino, questo fenomeno è detto polimorfismo ne è un esempio il carbonio che si manifesta come grafite o come diamante. L'isomorfismo avviene quando all'interno dello stesso reticolo ioni di diversi elementi si possono sostituire a vicenda, il caso più comune è la sostituzione del silicio da parte dell'alluminio nei silicati.

Dai primi istanti a.. oggi!

Come promesso ecco la lunga storia del nostro pianeta, sotto il punto di vista geologico.

Circa 4.6 miliardi di anni fa una nebulosa rotante di gas e polveri iniziò a contrarsi. La parte centrale iniziò a scaldarsi e formò il protosole, intorni si formarono i protopianeti per l'agglomerazione di polveri e frammenti. Questi col pasare del tempo formarono i  pianeti che oggi conosciamo.
La temperatura della Terra cominciò a scaldarsi a causa di:

• una contiua 'pioggia' di planetesimi, specie di meteore che contribuirono nella formazioni di molti corpi celesti (energia cinetica -> energia termica);
• pressione delle parti interne, causata dal peso dei materiali esterni;
• la radioattività di elementi come uranio e torio.

La Terra conobbe quella che è stata nominata ''catastrofe del ferro": il ferro fuso, a causa della sua elevata densità, iniziò a spostarsi verso il centro aumentando così ancora la temperatura. Oltre al ferro anche gli altri materiali andarono stratificandosi.

La struttura interna della Terra la suddividiamo così:

• la parte più esterna è la crosta terrestre (0-40 km). La parte continentale, formata soprattutto da granito, è meno densa (2,7) e più spessa di quella oceanica, formata soprattutto da basalto (densità 3). Gli elementi più diffusi sono ossigeno e silicio;
• il mantello è la parte fluida intermedia, i cui elementi prevalenti sono ferro, ossigeno, silicio e magnesio;
• il nucleo è diviso a sua volta in due: la parte esterna fusa a base di ferro e nikel e la parte interna a base di ferro solido. E' il nucleo a costituire il campo magnetica della Terra.

La conseguenza di questa zonazione è la diminuzione della temperatura interna ed esterna, grazie anche al calore degli elementi radioattivi disperso nell'atmosfera. 

Le continue eruzioni vulcaniche liberarono moltissimi gas e, mentre l'idrogeno più leggero sfuggì nello spazio, gli altri formarono la primordiale atmosfera.

Secondo gli scienziati i planetesimi contenevano anche ghiaccio e acqua, così quando la temperatura scese sotto la temperatura critica dell'acqua il vapore acqueo iniziò a condensarsi. Inoltre la minore temperatura permise la formazione della crosta terrestre.

Una lunga ed unica storia

Ho scritto di chimica e di biologia, è ora di cambiare! Vi parlerò di scienze della Terra e perchè non partire proprio dalla storia del nostro pianeta?

Ma prima.. una piccola introduzione! 
La Terra è un corpo celeste molto peculiare: nonostante i pianeti considerati terrestri (Marte, Venere, Mercurio e Terra) abbiano molte caratteristiche comuni, essi differiscono notevolmente per morfologia, diversa composizione atmosferica o della regolite (strato di materiali non compatti, come ciottoli o sabbia, che può avere diverse origini a seconda del corpo celeste in questione), presenza o meno di forme di vita e di acqua. Quest'ultimo in particolare è un carattere che manca negli altri pianeti e che sul nostro ha permesso la vita.
Ovviamente per arrivare al risultato che vediamo oggi la Terra ne ha passate tante e ha "vissuto" per moltissimo tempo. Questo è chiamato tempo geologico  e la disciplina che si occupa di questo tempo è la geocronologia.


Ora leggendo i nomi delle ere, eoni e periodi, mi sono chiesta perchè quei nomi strani, ho scoperto così che ognuno ha un significato e una propria storia. Eccovi un elenco:

Questi sono gli eoni di quello che era il Precambriano:

• L'Adeano -> dal greco Ade, "Inferi": mondo dominato dal calore;
• L'Archeano -> dal greco antico "Αρχή" (Arkhē), che significa "inizio, origine". In questo periodo si sono trovate le prime prove della vita;
• Il Proterozoico  -> dal greco antico "proteron zoon" cioè primo vivente, è l'eone caratterizzato dalla prima abbondanza di forme di vita complesse sulla Terra;

Periodi del Fanerozoico ("vita visibile"):

• Cambriano -> Cambria è il nome latino medievale del Galles, dove fu ritrovata la prima roccia risalente a questo periodo;
• Ordoviciano -> deriva da una tribù gallese (gli Ordovici), fu definito da Charles Lapworth nel 1879 per risolvere una disputa tra i seguaci di Adam Sedgwick e di Roderick Murchison che avevano attribuito le stesse rocce del nord del Galles rispettivamente al Cambriano ed al Siluriano. Lapworth risolse la contesa proponendo un nuovo periodo, perché aveva riconosciuto che la fauna fossile negli strati oggetto della disputa era diversa sia da quella del Cambriano che da quella del Siluriano;
• Siluriano -> dal nome dell'antico popolo gallese dei Siluri, nel cui territorio furono individuate le rocce sedimentarie tipiche di questa età;
• Devoniano -> da Devon, contea dell'Inghilterra dove gli affioramenti di rocce di questo periodo sono abbondanti;
• Carbonifero -> Il nome del Carbonifero deriva dal fatto che nei terreni formatisi in questo periodo sono molti diffusi i giacimenti di carboni fossili, in conseguenza del grande sviluppo delle foreste di preistoriche conifere;
• Permiano -> prende il suo nome da quello dell'antico stato di Permia, in Russia.

• Triassico -> l nome Triassico è stato coniato dal paleontologo Frederick von Alberti. Egli studiò le faune fossili delle Alpi, soprattutto in Germania dove sono facilmente distinguibili tre successioni rocciose caratterizzate da un diverso contenuto fossilifero (Buntsandstein - le più antiche, Muschelkalk, Keuper - le più giovani). Il nome Triassico voleva pertanto rappresentare la tripartizione di questa sequenza temporale;
• Giurassico -> Il nome deriva dalle montagne del Giura, in riferimento agli estesi calcari affioranti sul confine tra Francia, Germania e Svizzera. Alexander von Humboldt notò che questi calcari non erano inclusi nel sistema stratigrafico e li chiamò “Jurakalk”. La parola "Jura" deriva a sua volta dalla radice celtica jor, che significa foresta in riferimento al fatto che le montagne erano coperte di boschi;
• Cretaceo -> Il termine Cretacico deriva dal latino creta, e fu definito come periodo indipendente dal geologo d'Halloy nel 1822 basandosi sugli strati gessosi del calcare bianco della depressione di Parigi, un deposito esteso e molto ricco di fossili, che caratterizza il Cretacico superiore.

Il nostro professore, spaventandoci, ha detto "nelle scuole come si deve i nomi si imparano a memoria e molti per aiutarsi creno delle filastrocche o delle canzoni".. e così... All Heart Time Song mi è sembrata carina.