4. Ricostruire il ciclo delle rocce: i cerchi

Tra gli obiettivi di apprendimento al termine della classe terza

• Riconoscere, con ricerche sul campo ed esperienze concrete, i principali tipi di rocce ed i processi geologici da cui hanno avuto origine.

• (...) Realizzare esperienze quali ad esempio la raccolta e i saggi di rocce diverse.

(2 volte! forse volevano proprio essere sicuri che l'argomento fosse affrontato)

Alla fine del laboratorio (2013):

 (foto M.A. Pascale)

Per arrivare a questo punto, abbiamo esaminato attentamente le rocce, cercando di capire come potessero essersi formate. Nessuno di noi partiva da zero, perché l'argomento è noto almeno in teoria. Però il riconoscimento pratico di alcuni caratteri distintivi per i tre tipi di genesi delle rocce - in molti casi - non è facile e immediato e richiede alcune abilità.

"Si vede solo ciò che si osserva, e si osserva solo ciò che già esiste nella mente" (Alphonse Bertillon)  

Può sembrare banale, ma il primo passo è imparare a descrivere quello che si vede. Si fa presto a dire 'è una roccia'... ma basta dare un'occhiata alle rocce che abbiamo di fronte (durante il laboratorio, ndr) per accorgerci delle diversità tra un campione  e l'altro.

Il modo in cui osserviamo dipende dal nostro obiettivo. Se fossimo degli scultori, per esempio, ci interesserebbe esaminare la roccia per immaginare come potremmo lavorarla, le difficoltà che incontreremmo (durezza della roccia, punti di debolezza ecc.), i particolari effetti che potremmo ricavarne, i problemi legati alla stabilità della nostra opera nell'ambiente esterno ecc. Se costruissimo case, le rocce ci potrebbero interessare come materiali da costruzione, o da decorazione, ecc. 

In Giappone esiste un museo molto particolare in cui le rocce sono classificate sulla base della loro somiglianza a facce umane: 

Poiché oggi siamo qui nelle vesti di investigatori, ci interesserà soprattutto capire il perché delle differenze tra le rocce. Come investigatori, inoltre, ci interesserà capire se e come possiamo utilizzare le rocce per scoprire qualcosa di più sulla storia geologica del luogo in cui queste rocce si trovano. Un po' come Sherlock Holmes :-)

Osservare, per noi, vorrà dire registrare una serie di informazioni che, tutte insieme, potranno aiutarci a comprendere qualcosa in più sulla roccia stessa, sulla sua possibile genesi, sulla sua storia geologica.

Il nostro primo problema sarà quello di riconoscere se la roccia che abbiamo in mano si è formata in un ambiente magmatico (altissime temperature), in un ambiente metamorfico (temperatura e pressione da medie ad altissime) o in ambiente sedimentario (temperatura e pressione basse). Se riportiamo in un grafico la temperatura sull'asse x e la pressione sull'asse y, i tre ambienti di formazione delle rocce occupano quindi tre campi distinti.

Lavoriamo in coppia. A ciascuna coppia vengono affidate due rocce, con l'obiettivo di metterne in evidenza le differenze.

Poi le coppie si scambiano le rocce e confrontano i risultati. Se ci sono ipotesi sulla genesi delle diverse rocce si propongono e si discutono.

Alla fine, mettiamo un grosso foglio di carta (da pacchi) bianca su un tavolo e disegniamo con un pennarello tre grossi cerchi, rispettivamente per le rocce magmatiche, sedimentarie e metamorfiche. Mano a mano che esaminiamo le rocce, metteremo i campioni nel cerchio corrispondente. 

Cosa osservare?

“L’osservazione non consiste in una registrazione passiva di un fenomeno …… Si tratta invece di un processo attivo col quale l’osservatore controlla le proprie percezioni confrontandole con le proprie aspettative…. Finché le osservazioni non servono a rispondere ad una domanda posta con chiarezza è possibile che i ragazzi non registrino accuratamente quel che vedono”. (Ausubel, Educazione e processi cognitivi, Angeli, Milano, 1987)

Occorre per prima cosa chiarire cosa si deve osservare in una roccia. Una prima fase è quella della condivisione e della decisione comune di quali siano le caratteristiche ritenute "importanti" di cui prendere nota. Di solito è abbastanza frequente che vengano citate proprietà come il colore, le dimensioni, la compattezza... Possiamo prendere nota di alcune caratteristiche che sono chiaramente legate al modo in cui la roccia si è formata. Possiamo osservare se nella roccia riusciamo a distinguere dei grani distinti, se sono diversi tra loro come colore o dimensioni, ed anche come sono disposti geometricamente nello spazio, e tra di loro. Ci si può aiutare con disegni e schemi. Per esempio, lo schema in figura può essere utile per confrontare rocce diverse:

(Nel primo caso i diversi grani che formano la roccia sono tenuti insieme da un 'cemento' che si trova tra un grano e l'altro. Nel secondo caso si 'incastrano' tra loro).

Le proprietà concordate verranno scritte alla lavagna, ed al termine della discussione, scritte da ciascuno sul proprio quaderno di laboratorio.

Un elenco di domande che può essere utile:

1) Dove è stata trovata la roccia? ***

2) Riesco a distinguere alcuni o tutti i grani che compongono la roccia?

3) Se sì, come sono? Come nella prima figura, tenuti insieme da un cemento, o come nella seconda?

4) Nel primo caso, i grani sono arrotondati o appuntiti?

5) Riesco a distinguere una stratificazione?

6) Se non riesco a distinguere i grani che formano la roccia, posso dire che la mia roccia è simile al vetro?

7) Ci sono dei pori? Delle bollosità?

8) Riesco a scalfire la roccia con un coltello ? (naturalmente: attenzione!!!)

9) Se verso sulla roccia una goccia di acido (succo di limone, aceto, acido cloridrico diluito...) vedo delle bollicine?

10) .......

*** La località in cui è stata trovata una roccia è una informazione fondamentale per un geologo, e quindi sarebbe bene che fosse segnalata per i campioni in esame. Non sempre è possibile, nelle collezioni didattiche a disposizione delle scuole, ma occorre fare uno sforzo per tenerne nota almeno per i campioni in cui ciò è fattibile (nuove acquisizioni, campioni portati a scuola direttamente dai ragazzi che li hanno trovati nelle località di vacanza ecc.).

La seconda fase è quella di prendere una roccia tra quelle disponibili e scrivere (individualmente) sul proprio quaderno le caratteristiche visibili (a) ad occhio nudo e (2) utilizzando una semplice lente di ingrandimento. Non sarebbe male riportare sul quaderno anche un disegno della roccia esaminata.

Confrontare e fare ipotesi

Sul piano di lavoro, adesso, possiamo raggruppare le rocce che hanno proprietà simili.

Si tratta adesso di decidere se le caratteristiche osservate per una certa roccia ci consentono di ipotizzare qualcosa sul modo in cui si è formata.

Il nostro obiettivo principale (distinguere le rocce sulla base della loro genesi) è sicuramente significativo per un 'esperto'. Se parlo di 'gneiss' ad un geologo, immediatamente scattano tutta una serie di input:

– roccia metamorfica

– formata ad alta pressione ed alta temperatura

– in profondità all'interno della Terra

– portata in superficie da meccanismi di risalita ed erosione

– probabilmente formata in un margine convergente

e così via. Non si tratta solo di nomi, un esperto associa ai nomi un gran numero di concetti, di ipotesi, di appigli ai quali aggancerà successive osservazioni, controlli ecc.

Tutto questo, naturalmente, non avviene con uno studente. Il quale, però, non è una 'tabula rasa': è assai probabile che si sia già fatto un'idea - anche se non strutturata - di 'roccia', 'roccia magmatica', 'sedimentaria', 'metamorfica'. All'interno di queste concezioni di solito ce ne sono molte che non sono corrette, o lo sono solo parzialmente.

Vediamone alcune (Kortz et al., 2009)

Tra le due rocce magmatiche seguenti è assai probabile che un non esperto riconosca come di origine magmatica solo la prima (perché "è completamente scura" ed è "bollosa", e quindi probabilmente più vicina a quello che ci immaginiamo con la parola "magma"). Per quanto riguarda la seconda, il fatto che sia formata da grani diversi tra loro lo indurrà a ritenere piuttosto che sia una roccia di origine sedimentaria.

Per evidenziare la struttura "magmatica" della seconda roccia (nel senso di completamente "cristallizzata da un magma") può essere utile osservarla con una lente di ingrandimento e provare a disegnarla, così: 

Anche una roccia metamorfica a bande alternate chiare e scure potrebbe essere facilmente interpretata dagli studenti come sedimentaria.

Viceversa, una roccia in cui sono presenti dei fossili  viene spesso classificata come metamorfica perché "evidentemente ha subito una trasformazione", scambiando così il concetto di fossilizzazione con quello di metamorfismo.

Insomma, attribuire una roccia ad una delle tre categorie sembra tutt'altro che intuitivo. E' per questo motivo che occorre passare da una visione statica ad una dinamica e cominciare ad esplorare meglio i processi che portano una roccia ad assumere quel particolare aspetto.