I materiali lapidei

Nel corso del tempo, vi abbiamo parlato di molte tipologie di materiali diversi, come, ad esempio, i materiali cellulosici, metallici, ceramici, vitrei e via dicendo. 

Oggi ci focalizzeremo su uno dei materiali fra i più diffusi nel mondo dell’edilizia e dei beni culturali: stiamo parlando dei materiali lapidei. 

Fig. 1 – Rocce di diversa origine e tipologia.

Il termine “lapideo” deriva dal latino lapis-idis e significa “pietra”. In base alla sua origine e alle sue caratteristiche chimiche, fisiche e meccaniche, questo materiale può essere suddiviso in tre diversi macrogruppi: le rocce magmatiche, le sedimentarie e le metamorfiche. 

Le rocce magmatiche o vulcaniche sono le più presenti in natura e sono costituite da sostanze volatili (quali anidride carbonica (CO₂), metano (CH₄), ecc.), da ossidi di vario tipo (ferro (Fe), calcio (Ca), ecc.) e da silicati. Si originano a seguito di un evento eruttivo, quando il magma comincia a raffreddarsi e a solidificare. In base alla composizione chimica e alle modalità di cristallizzazione, queste rocce possono definirsi, rispettivamente, femiche o sialiche e effusive o intrusive. 

Le rocce femiche o mafiche sono caratterizzate da una abbondanza di magnesio (Mg) e ferro, hanno tendenzialmente un pH basico e si riconoscono per il loro colorito scuro, che vira dal verde al marrone scuro, fino al nero. Viceversa, nelle rocce sialiche prevalgono l’alluminio (Al), il silicio (Si), la silice (SiO₂) e i relativi ossidi (Al₂O₃), i quali determinano un pH maggiormente acido e un colore della roccia più chiaro. 

Ritornando alla modalità di solidificazione del magma, le rocce intrusive sono quelle che solidificano all’interno della crosta terrestre e sono caratterizzate da cristalli grandi fino a 2-3 centimetri che prendono il nome di fenocristalli, i quali sono distribuiti all’interno di una pasta di fondo cristallina abbastanza fine. Viceversa, le rocce effusive sono quelle che si originano dalla solidificazione del magma fuoriuscito dalla crosta terrestre, sia in ambiente sottomarino che subaereo. Esse si presentano in diverse forme, andando a costituire una grande variabilità di rocce differenti, che possono avere una struttura che va dal cristallino all’amorfo. 

Per fornire alcuni esempi: i graniti sono rocce intrusive sialiche, mentre i gabbri rocce intrusive femiche (Fig. 2). Inoltre, le rioliti sono rocce effusive sialiche, mentre i basalti rocce effusive femiche (Fig. 3). Infine, fra le rocce effusive non si possono dimenticare l’ossidiana, vetro vulcanico dal colore nero intenso, e la pomice, pietra leggerissima a causa della diffusa porosità e molto chiara data la sua origine dai magmi acidi (Fig. 4). 

Fig. 2 – Confronto fra due rocce intrusive: a sinistra un granito (roccia sialica) 
e a destra un gabbro (roccia femica).

Fig. 3 – Confronto fra due rocce effusive: a sinistra una riolite (roccia sialica) 
e a destra un basalto (roccia femica).

Fig. 4 – Confronto fra due rocce effusive: a sinistra un’ossidiana (vetro vulcanico)
e a destra una pietra pomice.

Le rocce sedimentarie si originano da un determinato processo che consiste nell’accumulo di materiale disgregato di diversa provenienza, che, mediante fenomeni chimico-fisici e dopo una certa quantità di tempo, diventa stratificato e coevo. Alla base delle rocce sedimentarie, quindi, vi sono il fenomeno erosivo, che comporta la disgregazione dei materiali rocciosi originari ad opera degli agenti atmosferici (vento, pioggia, neve, ecc.), e il processo sedimentario, che si fonda sulla diagenesi, termine che racchiude una serie di fenomeni più o meno complessi che, per mezzo di svariati fattori quali la pressione e la temperatura, l’ambiente di sedimentazione e la natura dei sedimenti, portano ad una successiva compattazione e sedimentazione del materiale originariamente disgregato. 

È possibile suddividere le rocce sedimentarie in clastiche, residuali e biochimiche. 

Le rocce clastiche sono costituite da frammenti più o meno grandi di materiale, che vanno da diametri superiori ai 2 millimetri (mm), come nel caso dei conglomerati, a dimensioni inferiori a 0,004 mm, come le argilliti (Fig. 5). 

Le rocce residuali o chimiche, come ad esempio le selci, si originano dalla precipitazione di alcune sostanze (sali, carbonati, ecc.) presenti nelle acque circolanti nei sedimenti (Fig. 6). 

Infine, le rocce biochimiche o organogene si originano dall’accumulo successivo di esoscheletri di natura silicea o carbonatica provenienti da organismi per lo più marini, come ad esempio i calcari organogeni (Fig. 6). 

Fig. 5 – Confronto fra due rocce clastiche: a sinistra un conglomerato e a destra un’argillite.

Fig. 6 – Confronto fra una rocca chimica o residuale (a sinistra, selce)
e una roccia biochimica o organogena (a destra, calcare organogeno).

Infine, le rocce metamorfiche si originano mediante un processo, detto metamorfismo, che consiste nella trasformazione di una roccia preesistente, che sia vulcanica, sedimentaria o essa stessa metamorfica, a seguito di variazioni di temperatura e di pressione. Queste variabili determinano quattro differenti forme di metamorfismo, che possono essere di contatto, dinamico, regionale e di seppellimento. 

Il metamorfismo di contatto avviene a causa di una variazione di temperatura della roccia, ad esempio quando essa è in prossimità di roccia magmatica ancora calda, mentre quello dinamico è determinato dallo sfregamento fra delle faglie attive che comporta un aumento di pressione e temperatura. Il metamorfismo regionale si origina dall’aumento di pressione e temperatura dovuto ai movimenti tettonici, mentre quello di seppellimento, che rappresenta una variante del metamorfismo regionale, è caratterizzato da un aumento di pressione causato dal peso delle rocce sovrastanti durante i movimenti tettonici. 

Alcuni tipi di rocce metamorfiche sono rappresentati dallo gneiss e dal marmo (Fig. 7), dallo scisto e dall’ardesia (Fig. 8). 

Fig. 7 – Confronto fra due rocce metamorfiche: a sinistra uno gneiss e a destra un marmo.

Fig. 8 – Confronto fra due rocce metamorfiche: a sinistra uno scisto e a destra lastre di ardesia.

Come si è ben compreso, esiste una grande variabilità di materiali lapidei in natura, che abbiamo cercato di racchiudere in questo articolo e in poche righe. 

Da secoli questi materiali sono stati impiegati sia per costituire elementi architettonici (colonne, capitelli, ecc.) che per oggetti di pregio e/o celebrativi (statue, lapidi, erme, ecc.). 

Dal punto di vista diagnostico, per comprendere la provenienza del materiale mediante studi di provenienza attraverso vengono sfruttate le analisi chimiche e minero-petrografiche. Inoltre, è possibile caratterizzare i residui di pigmenti presenti sui reperti e/o la natura delle patine naturali o artificiali grazie alle tecniche di Spettroscopia FT-IR, Spettroscopia Raman, Fluorescenza e Diffrazione dei Raggi X. 

Invece, per mezzo delle tecniche radiografiche e in particolar modo della gammagrafia, essendo maggiormente penetrante, è possibile analizzare materiali lapidei di un certo spessore, consentendo l’individuazione di perni metallici e/o di difetti strutturali. Infine, l’imaging multispettrale permette uno screening iniziale non invasivo e non distruttivo, utile per individuare la presenza di vernici e le caratteristiche nelle diverse bande dei pigmenti eventualmente presenti in opera. 

Tiziana

 

- Giancarlo Negretti, Fondamenti di Petrografia, Università La Sapienza editore, 2003: https://www.ibs.it/fondamenti-di-petrografia-libro-giancarlo-negretti/

- Elvidio Lupia Palmieri, Maurizio Parotto, Il globo terrestre e la sua evoluzione, Zanichelli, 2008: https://www.libraccio.it/libro

- Campanella L., Casoli A., Colombini M. P., Bettolo R. M., Matteini M., Migneco L. M., Montenero A., Nodari L., Piccioli C., Zappalà M. P., Portalone G., Russo U., Sammartino M. P., Chimica per l’arte, Zanichelli, 2007: https://www.ibs.it/chimica-per-arte-libro-vari/