1. I materiali naturali

1. I materiali naturali
1.1 Caratteristiche petrografiche
del materiale roccia

1. I materiali naturali
1.1 Caratteristiche petrografiche
del materiale roccia

Distribuzione geografica quantitativa della produzione lapidea.
I principali paesi produttori di grezzo su scala mondiale (2003)
VALORI DI PRODUZIONE DI MATERIA PAESI PRODUTTORI
GREZZA
Produzione > 10.000.000 tonn./anno ITALIA, CINA, INDIA
7.000.000 tonn./anno

Evoluzione della produzione grezza mondiale di materiali lapidei
(tra parentesi l’incremento percentuale rispetto all’anno precedente)
ANNO PRODUZIONE COMPLESSIVA MONDIALE
(tonnellate annue)
1926 1.790.000
1976 17.800.000
1986 21.710.000
1996 47.000.000
1997 51.000.000 (+9%)
1998 60.000.000 (+18%)
1999 62.000.000 (+3%)
2000 64.500.000 (+4%)
2001 70.500.000 (+9%)
2002 77.000.000 (+9%)

Distribuzione geografica delle cave attive in Lombardia
Il solo settore lapideo bresciano ha:
un fatturato di 300.000.000 €
1000 dipendenti ed altri 400 addetti dell’indotto.
Nel 2004 il solo Consorzio Produttori Marmo Botticino Classico ha:
300 dipendenti,
produzione annua materiale grezzo escavato 180.000 ton,
fatturato di 35.000.000 €
esportazione diretta = 50% (con alcune ditte che raggiungono l’85%)
esportazione complessiva = 80%

ELEMENTI MINERALI ROCCE
Le rocce sono composte da minerali.
I minerali sono formati dall’aggregazione di diversi elementi.
Sulla superficie terrestre vi sono 8 elementi nettamente più abbondanti degli altri:
elemento simbolo % in volume % in peso
ossigeno O 93.7 45.6
silicio Si 1.8 27.3
alluminio Al 1.3 8.4
ferro Fe 1.03 6.2
calcio Ca 0.86 4.7
magnesio Mg 0.29 2.8
sodio Na 0.47 2.3
potassio K 0.43 1.8
altri 0.12 0.9
Dall’unione di questi otto elementi si ha la gran parte dei minerali presenti sulla crosta
terrestre.

magnetite
2%
argille
4%
olivina
3%
miche
5%
anfiboli
5%
pirosseni
11%
calcite
2%
quarzo
12%
dolomite
1%
Abbondanza relativa dei principali minerali
presenti sulla crosta terrestre (in rosso i silicati)
altri
5%
k feldspato
12%
plagioclasi
38%

Definizione di roccia e classificazione genetica
Le rocce sono materiali naturali costituiti dalla aggregazione di uno o più minerali tra loro legati
da forze di coesione che non possono essere vinte da modeste sollecitazioni meccaniche, né dal
contatto con acqua, anche se prolungato.
In base alla loro genesi, si distinguono:
le rocce ignee (o magmatiche), che derivano dalla solidificazione di masse fuse
le rocce sedimentarie, che si formano spesso (ma non è l’unica sequenza di processi possibile) a
seguito di una serie di fenomeni come la disgregazione e l’alterazione di rocce preesistenti, il
trasporto e la sedimentazione in acqua dei clasti e la loro successiva diagenesi in prossimità
della superficie terrestre, in condizioni di pressioni e temperature non elevate
le rocce metamorfiche, che derivano dalla trasformazione di rocce preesistenti (ignee,
sedimentarie o già metamorfiche) che avviene ben al di sotto della superficie terrestre, in
condizioni di elevate pressioni e/o temperature.
La descrizione delle rocce può essere fatta con strumenti diversi:
• analisi al microscopio ottico su sezione sottile (30 micrometri) in luce ordinaria e polarizzata
• analisi al microscopio elettronico SEM (soprattutto per le argille)
• analisi chimica (può non essere sufficiente)
• osservazione del campione macroscopico

La formazione delle rocce ignee
Le rocce ignee derivano dalla solidificazione di un magma (fluido) silicatico che
cristallizza formando una serie di minerali.
In base alla posizione ove ha luogo la solidificazione rispetto alla superficie terrestre, si
distinguono rocce ignee:
• vulcaniche (o effusive, che cristallizzano sulla superficie terrestre)
• plutoniche (o intrusive, formatesi ben in profondità al di sotto della superficie),
• ipoabissali, che cristallizzano a limitata profondità.

Tessitura delle rocce ignee
Il magma in via di raffreddamento impiega tempi diversi a solidificare soprattutto in
funzione delle dimensioni della massa magmatica e della sua posizione rispetto alla
superficie terrestre:
• una lava eruttata da un vulcano si raffredda in tempi molto brevi;
• per un corpo di notevoli dimensioni posto in profondità, il tempo necessario al
raffreddamento può essere dell’ordine di alcuni milioni di anni. Tanto più è lungo
questo tempo, cioè più è lento il raffreddamento, tanto maggiore è la possibilità per
i minerali di formarsi compiutamente e di assumere dimensioni maggiori.
In funzione del tempo di raffreddamento si avranno tre tipi di tessiture (col termine
tessitura si indicano le caratteristiche di forma e dimensioni dei singoli minerali ed i
rapporti reciproci tra di essi):
• vetrosa
• olocristallina
• porfirica

Rocce vulcaniche: tessitura vetrosa
nelle rocce effusive i tempi di raffreddamento sono inevitabilmente molto brevi e ciò porta ad una
tessitura vetrosa, in cui i minerali sono tanto piccoli da non poter essere distinti ad occhio nudo,
oppure, addirittura, gli elementi non hanno avuto il tempo di organizzarsi in reticoli cristallini.
Esempio:
basalto

Rocce plutoniche:
tessitura
olocristallina
Tutti i minerali sono
ben sviluppati in
quanto la velocità di
raffreddamento è
stata lenta
Esempio: granito

Rocce ipoabissali: tessitura
porfirica
una terza diffusa tessitura delle
rocce ignee è costituita da grossi
cristalli (detti fenocristalli) immersi
in una massa di fondo fine o vetrosa.
La tessitura viene definita porfirica e
avrebbe origine dalla
cristallizzazione lenta, in ambiente
intrusivo, dei fenocristalli a cui
seguirebbe un raffreddamento veloce
dovuto allo spostamento del magma
in via di raffreddamento sulla
superficie terrestre o in prossimità di
questa.
Esempio: porfido

Alcune caratteristiche fisiche dei minerali che condizionano l’aspetto estetico
e le caratteristiche meccaniche della roccia che formano
Colori più frequenti:
bianco, rosa, rosso, verde, nero, grigio, nocciola
Grana (dimensioni):
• grana grossolana: i minerali hanno dimensioni dell’ordine di alcuni millimetri
• grana fine: i minerali si distinguono appena ad occhio nudo
• grana media.
• rocce equigranulari, dove tutti i minerali hanno approssimativamente le stesse dimensioni
• rocce inequigranulari.
Alterazione: tracce più o meno marcate di scoloriture che possono interessare singoli minerali
oppure la roccia nel suo insieme e che sempre indicano, da un punto di vista meccanico, un
indebolimento del materiale.

Lucentezza (capacità del minerale di riflettere la luce):
• vitrea (quarzo)
• metallica (biotite, magnetite)
• traslucida (feldspati)
• opaca (plagioclasi)
• madreperlacea (muscovite)
Sfaldatura (tendenza di un minerale a dividersi lungo ben definiti piani):
• hanno sfaldatura evidente: muscovite, biotite, clorite, pirosseni, anfiboli
• non hanno sfaldatura: quarzo, olivina
Solubilità all’acido cloridrico diluito al 5 %:
• consente di riconoscere la presenza di calcite, che reagisce violentemente liberando
anidride carbonica, e di distinguerla così dalla dolomite, molto simile per gli altri
caratteri diagnostici, la quale non reagisce.
• nelle rocce che contengono sia calcite che minerali delle argille (frazione terrigena, che
non reagisce) permette di stimare la quantità di quest’ultima.
Forma cristallina: può talvolta costituire un aiuto nel riconoscimento dei minerali, anche se va
ricordato che questi assumono una forma regolare solo in determinate condizioni
genetiche. Caratteristica nelle rocce è la costante irregolarità della forma dei cristalli di
quarzo.

Termine
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
minerale
Talco
Gesso
Calcite
Fluorite
Apatite
Feldspato
Quarzo
Topazio
Corindone
Diamante
Durezza: la Scala di Mohs
Si definisce durezza la resistenza del minerale alla scalfittura
descrizione della durezza
si può scalfire facilmente con l’unghia
si può scalfire con l’unghia
si scalfisce facilmente con l’acciaio, non scalfisce il vetro
si scalfisce con l’acciaio, non scalfisce il vetro
si scalfisce con l’acciaio, non scalfisce il vetro
scalfisce l’acciaio con difficoltà
scalfisce l’acciaio ed il vetro
scalfisce facilmente l’acciaio ed il vetro
scalfisce facilmente l’acciaio ed il vetro
scalfisce facilmente l’acciaio ed il vetro

La classificazione delle
rocce ignee
Spoleto.
Piazza Campello.
Colonne in Granito Rosa di Baveno.

La classificazione delle rocce ignee
Per la classificazione delle rocce ignee si impiega il metodo proposto da A. L. Streckeisen ed
adottato dall’International Union of Geological Sciences, che consiste nell’impiego di
cinque diagrammi triangolari suddivisi in campi a ciascuno dei quali corrisponde un
nome litologico. I diagrammi hanno ai vertici alcuni silicati comuni.
Per le rocce plutoniche con indice di colore inferiore a 90 si fa riferimento ad un doppio
triangolo dove, ai vertici del triangolo superiore, sono posti il quarzo (Q), gli
alcalifeldspati (A) e i plagioclasi (P); al vertice del triangolo inferiore vi è il gruppo dei
feldspatoidi (F), silicati che sono incompatibili con il quarzo.
I 26 campi indicano i diversi tipi litologici di rocce ignee plutoniche, tra le quali in natura
sono nettamente più diffuse quelle del diagramma superiore e, tra queste, quelle di
composizione granitica, granodioritica e tonalitica.

Doppio triangolo di Streckeisen per rocce intrusive con M < 90 %
Graniti ad alcalifeldspati
Graniti
Quarzomonzoniti
Quarzosieniti
Quarzosieniti ad alcalifeldspati
Monzoniti
Sieniti
Sieniti ad alcalifeldspati
Sieniti foidifere ad alcalifeld.
Sieniti a foidi
Monzoniti a foidi
Monzosieniti foidiche
Sieniti foidiche
A
Q = quarzo; A = alcalifeldspati;
P = plagioclasi; F = foidi (feldspatoidi)
Q
F
90
60
60
20
5
P
10
Quarzoliti
Quarzograniti
Granodioriti
Tonaliti
Quarzo-monzodioriti
Quarzodioriti
Monzodioriti
Dioriti e gabbri
Monzodioriti e monzogabbri a
foidi
Dioriti e gabbri a foidi
Monzodioriti e monzogabbri
foidici
Dioriti e gabbri foidici
Foidoliti

M.Bianco
Argentera
Principali corpi intrusivi ed effusivi nelle Alpi
Masino Bregaglia
Bernina
Graniti dei Laghi
Ivigna Bressanone
Sondalo
Adamello
M. Lessini
Plateau Porfirico Atesino
Cima d’Asta
Colli Euganei
Vedrette di Ries

Le rocce sedimentarie si formano sulla superficie terrestre, o a piccola profondità, per un
insieme di processi di trasformazione (processi di diagenesi o di litificazione) che porta
allo stato di roccia depositi inorganici od organici che si sono accumulati
progressivamente.
conglomerati
arenarie
siltiti
argilliti
Rocce sedimentarie
terrigene organogene chimiche
rocce bioclastiche
rocce biocostruite
evaporiti
depositi di piattaforma

Rocce formate dalla diagenesi di una terra:
Rocce terrigene
dimensioni dei grani (mm) nome della roccia nome del terreno di partenza
> 200 conglomerato blocchi e massi
200 - 60 conglomerato ciottoli
60 - 2 conglomerato ghiaia
2 - 0.06 arenaria sabbia
0.06 - 0.002 siltite limo (silt)
< 0.002 argillite argilla
Conglomerato e breccia
Siltite + argillite = pelite
Nelle rocce terrigene vi sono quindi clasti che possono essere costituiti da frammenti di rocce
(soprattutto nei conglomerati e nelle arenarie), oppure da minerali o da frammenti di
minerali delle rocce d’origine (soprattutto nelle arenarie e nelle siltiti) che si sono
formati a seguito di processi di degradazione prevalentemente di tipo fisico, oppure
ancora da nuovi minerali (nelle argilliti) formatisi dalla trasformazione di minerali del
gruppo delle argille (fillosilicati) che si erano prodotti soprattutto a seguito di processi di
degradazione chimica di rocce preesistenti.

Conglomerato

Rocce organogene
L’accumulo delle parti minerali (gusci e
scheletri costituiti da carbonato di
calcio CaCO 3 o da silice SiO 2 ) di
animali morti porta alla formazioni di
rocce bioclastiche che, proprio in
quanto formate dall’assemblaggio di
clasti, presentano analogie con le rocce
terrigene già descritte.
Rocce bioclastiche costituite da gusci
calcarei di lamellibranchi
L’accumulo di parti vegetali (alghe,
altofusti ed erba), in particolare
lungo le paludi costiere ma anche in
bacini palustri di acqua dolce, porta
invece, per parziale decomposizione,
alla formazione di torba la quale, per
diagenesi, può trasformarsi in
carbone (in base al rango, o maturità,
cioè l’entità delle trasformazioni
subite, si distinguono: legno, torba,
lignite, litantrace, antracite).

Foraminiferi, diatomee e coccoliti al microscopio elettronico

Sezione sottile di una roccia organogena costituita da gasteropodi conservati
interi o in frammenti

Rocce biocostruite. Costa orientale dell’Africa Centrale: barriere coralline
laguna di retroscogliera
barriera

Valle di San Lucano (Dolomiti): esempio di barriera corallina
Verso la linea di costa Livello medio del mare
Laguna di retroscogliera
barriera
Zona di avanscogliera
H = 900 m

Le rocce chimiche
Si formano per:
• precipitazione chimica diretta di sali, eventualmente favorita dall’azione di batteri,
• l’azione di fissazione operato da vari organismi, primi fra tutti alcuni tipi di alghe,
• accumulo di sfere di diametro per lo più compreso tra 0,5 e 1,0 mm che si formano per
accrescimento concentrico di CaCO 3 attorno ad un nucleo dato da un frammento di conchiglia.
Nella fascia compresa tra i tropici, nelle lagune costiere spesso associate alle barriere coralline o in
aree con fondali poco inclinati, dove gli apporti terrigeni provenienti dai corsi d’acqua sono
limitati o addirittura nulli, si depositano abbondanti carbonati dando luogo a spessi depositi noti
come piattaforme carbonatiche.
In pianure costiere o in bacini marini periodicamente isolati dal mare aperto, in zone a clima arido,
per successiva deposizione di carbonati, solfati e cloruri e prendono il nome complessivo di
“evaporiti”.
Le più comuni rocce di questo tipo sono:
• i carbonati (in particolare calcari CaCO 3 e dolomie Ca,Mg (CO 3) 2,
• i solfati (soprattutto gesso, cioè solfato di calcio idrato CaSO 4 * 2 H 2O),
• i cloruri (salgemma NaCl).
Variazioni cicliche del livello marino, del contenuto salino dell’acqua del mare, della quantità di
apporti terrigeni, della temperatura e dell’attività degli organismi marini, così come periodici
apporti di prodotti vulcanici, favoriscono la formazione di strati nei depositi di piattaforma.

Distribuzione attuale delle principali scogliere coralline e piattaforme
carbonatiche
Scogliera continua e discontinua piattaforma

Nomenclatura delle rocce composte da calcite CaCO 3
e dolomite (Ca, Mg) (CO 3 ) 2
% di calcite nome della roccia
% di dolomite
100
95
90
50
10
0
calcare
calcare magnesiaco
calcare dolomitico
dolomia calcarea
dolomia
0
5
10
50
90
100

% di calcite
100
95
85
75
65
35
25
15
5
0
nome della roccia
calcare
calcare deb. marnoso
calcare marnoso
marna calcarea
marna
marna argillosa
argilla marnosa
argilla deb. marnosa
argilla
% di argilla
Nomenclatura delle rocce composte da calcite ed argilla
0
5
15
25
35
65
75
85
95
100

Rocce di piattaforma carbonatica: il calcare di Botticino (Formazione della Corna)

Le operazioni di
taglio in cava hanno
messo in evidenza
gli strati (banchi) in
cui è suddivisa la
roccia.
Ogni banco ha
spessore di circa 3
m
Strato deposto per primo

Spoleto.
Torre del Duomo (XII Secolo).
Torre in blocchi di calcare ottenuti dallo
spoglio di edifici di età romana.

Spoleto. Portico (fine 1400) del Duomo, in
calcari bianchi e rossi.

Le rocce metamorfiche
Le rocce metamorfiche derivano dalla trasformazione delle associazioni di minerali,
delle strutture e delle tessiture di rocce preesistenti che avvengono quando queste si
trovano in un ambiente chimico-fisico molto diverso da quello in cui si erano
formate.
Le trasformazioni avvengono prevalentemente senza variazioni del chimismo
complessivo della roccia di partenza e senza fusione della stessa. La tipologia e
l’entità di queste trasformazioni sono determinate, in gran parte, dalle condizioni
di temperatura e di pressione esistenti all’interno della porzione di crosta terrestre
ove ha luogo il metamorfismo.
Le rocce metamorfiche possono derivare:
• da rocce sedimentarie (si parla allora di rocce parametamorfiche),
• da rocce ignee (ortometamorfiche)
• da rocce già metamorfosate da processi più antichi (polimetamorfiche).

Molte rocce metamorfiche sono caratterizzate
da specifiche tessiture, cioè da particolari
distribuzioni e rapporti tra i diversi minerali
che le compongono, spesso legate alla direzione
di applicazione delle pressioni durante il
processo metamorfico.
In particolare si distinguono foliazioni e
lineazioni; le prime sono costituite da ripetute
superfici nella roccia dovute a livelli a diversa
composizione mineralogica, a diversa
granulometria dei cristalli oppure ad
orientazioni preferenziali di minerali lamellari.
Un tipo particolare e molto frequente di
foliazione dovuta ad orientazione preferenziale
di minerali lamellari è la scistosità, data dalla
presenza ripetuta, in rocce a grana media o
grossolana, di letti di mica muscovite con
subordinata biotite alternati a livelli di diversa
composizione mineralogica.
Tessiture delle rocce metamorfiche
muscovite
quarzo
muscovite
Foliazione per
alternanza di livelli a
diversa composizione
mineralogica

Sezione sottile di una roccia metamorfica con i minerali isoorientati

Esempio di roccia lineata: gneiss lineato
(lineazione per orientazione preferenziale di minerali allungati)

Tipi di metamorfismo: il metamorfismo regionale
Il metamorfismo regionale è caratterizzato
da gradienti di temperatura medi ed alti e si
sviluppa su vaste estensioni interessate da
fenomeni orogenetici, in cui sono quindi
presenti pressioni orientate che
normalmente danno luogo a foliazioni e
lineazioni nella roccia.
Sul terreno si riconoscono fasce regolari con
intensità del metamorfismo subito dalle
rocce crescente in direzione dell’asse
orogenetico.
grado molto basso
Alpi centro-occidentali: fasce di
metamorfismo regionale crescente nel
senso indicato dalle frecce

Il metamorfismo di contatto è dovuto all’innalzamento della temperatura prodotto dai corpi
intrusivi nelle rocce incassanti. I gradienti termici sono molto elevati, mentre le pressioni sono
generalmente limitate.
Attorno al corpo intrusivo si genera un’aureola (che può essere suddivisa in zone caratterizzate da
minerali diversi in funzione delle temperature raggiunte) di rocce metamorfosate. L’ampiezza è
funzione, tra l’altro, della temperatura del magma e del volume dell’intrusione. L’acqua che, più o
meno abbondante, può essere contenuta nel magma sotto forma di vapore tende a circolare, per
moto convettivo, nelle rocce incassanti soprattutto se queste sono sufficientemente permeabili e può
dare luogo a manifestazioni superficiali utilizzabili come energia geotermica.
Il metamorfismo di contatto produce rocce prive di laminazioni e foliazioni in quanto le pressioni in
gioco sono limitate e non incidono sulla tessitura.
pianta
plutone
Aureole a metamorfismo decrescente
A B
Assenza di
metamorfismo
A B
plutone
sezione
Prima aureola
Seconda aureola
Assenza di metamorfismo

Roccia metamorfica
isotropa o quasi isotropa:
il marmo

Litotipo
Gneiss
Micascisti
Filladi
Calcescisti
Prasiniti
Anfiboliti
Serpentiniti
Quarziti
Marmi
Granuliti
Minerali e caratteristiche
Anfiboli, plagioclasi
Serpentino
Quarzo nettamente prevalente
Alcune rocce metamorfiche
Feldspato, quarzo, miche; tess. scistosa ma
buona res. mecc.; grana medio o grossa
Miche, feldspato, quarzo; tess. nettamente
scictosa; grana media o grossa
Miche e cloriti; tess. scistosa; grana fine
Calcite, miche, clorite, quarzo; tess. foliata
Clorite, anfiboli, albite, epidoto ± quarzo
Calcite e/o dolomite; roccia isotropa
Pirosseni, feldspati; roccia isotropa
Tipo e grado metamorfico
Regionale di grado medio ed alto
Regionale di grado da molto basso a
medio
Regionale di grado molto basso
Regionale di grado basso
Regionale di grado molto basso e
basso
Regionale di grado basso e medio
Regionale di grado molto basso
e basso
Regionale di ogni grado
Regionale di ogni grado e di contatto
Regionale di alto grado e pressione
intermedia

Il Duomo di Milano: marmo di
Candoglia (VB)

Il Duomo di Milano: marmo di
Candoglia su un basamento di
gneiss della Val d’Ossola