La geologia dei sampietrini

Cosa hanno di speciale i “sampietrini”, quei mattoncini quadrangolari tipici della pavimentazione delle vecchie strade di Roma? I sampietrini sono stati utilizzati per la pavimentazione delle strade romane dai tempi di Papa Sisto V, verso la fine del ‘500. Il termine è stato coniato più avanti, dopo i lavori per rinnovare il lastricato di San Pietro nel 1725. “Duro come un sampietrino” è un modo di dire piuttosto diffuso a Roma. Si tratta di mattoncini fatti di una roccia vulcanica piuttosto densa e pesante. Beh, per un geologo è certamente interessante: a prima vista la si potrebbe confondere col basalto. Ma un tipo speciale di basalto. Anzi, non è corretto chiamarlo basalto. In realtà si tratta di una roccia piuttosto rara nel mondo ma non nel mediterraneo. Per capirlo bisognerebbe sapere cosa sono e come sono fatti i basalti…

I basalti sono rocce effusive, cioè derivanti dalla solidificazione di magma che è venuto alla luce durante un’eruzione vulcanica. Pensate all’Etna o alle Hawaii ed avrete presente di che tipo di eruzioni sto parlando. L’area di Roma, ma in realtà tutto il margine tirrenico tra Lazio e Campania, è stata caratterizzata da intensa attività vulcanica di tipo esplosivo. Colate di lava effusive come quelle di Etna ed Hawaii sono state più rare. Ma circa 40 mila anni fa, una grossa colata di lava venne giù dai Colli Albani a sud di Roma, incanalandosi verso nord ovest, in direzione della città che ancora non esisteva, seguendo più o meno quello che poi divenne il percorso della Via Appia; è nota come colata di Capo di Bove ed è ben visibile anche da immagini aeree o da satellite perché corrisponde grosso modo all’area verde del Parco della Caffarella ed arriva fino al Circo Massimo. Gli Antichi Romani hanno utilizzato questa colata per cavare materiale da costruzione, in particolar modo per le loro strade, Appia Antica compresa. Questa colata può sembrare basalto ma non lo è.


E’ importante capire che il silicio, dopo l’ossigeno, è l’elemento più diffuso nella crosta terrestre, quindi i silicati da esso derivati costituiscono la maggior parte dei minerali delle rocce della crosta.


campodibovelava

Come tutte le rocce effusive, il basalto è formato principalmente da silicati di ferro, magnesio e alcali. E’ importante capire che il silicio, dopo l’ossigeno, è l’elemento più diffuso nella crosta terrestre, quindi i silicati da esso derivati costituiscono la maggior parte dei minerali delle rocce della crosta. Il silicio lega 4 atomi di ossigeno (= SiO44) orientati nello spazio secondo i vertici di un tetraedro; questi tetraedri di silice, che hanno 4 legami liberi, uno per ogni ossigeno, (4-), si connettono tra loro a formare strutture tridimensionali nei cui spazi trovano posto cationi metallici come ferro e magnesio o elementi alcalini come calcio, sodio e potassio. Così vengono formati, durante il raffreddamento di un magma, i cristalli dei minerali noti come silicati. Semplificando, si può dire che un basalto è formato da due tipi generali di silicati: pirosseni e feldspati. Sono due nomi complicati, ma teniamo in mente che i primi sono silicati di calcio, ferro e magnesio e i secondi sono silicati di calcio, sodio e potassio. Il potassio è particolarmente abbondante nei magmi mediterranei, sampietrini compresi, ed è sul feldspato di potassio che dobbiamo concentrare l’attenzione per capire i sampietrini romani.

geomin-diopside  Il Diopside, tipico pirosseno di calcio e magnesio, ha 2 atomi di silicio nella formula
CaMgSi2O

La disponibilità di silice (silicio legato a 4 atomi di ossigeno) in un magma determina il tipo di minerali che si formeranno e quindi il tipo di roccia che ne nascerà. Minerali come i pirosseni hanno 2 atomi di silicio nella formula; i feldspati ne hanno 3. Se nel magma ci fosse stata maggiore disponibilità di silicio si sarebbero formati altri tipi di minerali e non avremmo avuto dei basalti, ma altri tipi di rocce magmatiche. Nelle rocce di cui sono fatti i sampietrini c’è molto potassio, ma meno silicio che nei normali basalti. Infatti i silicati di ferro e magnesio presenti sono quelli a più basso contenuto di silice, cioè semplici molecole con un solo atomo di silicio come Fe2SiO4 e Mg2SiO4, minerali noti come olivine, tipici di basalti poveri in silice. Il feldspato che contiene potassio non riesce a formarsi: un feldspato conterrebbe 3 atomi di silicio per ogni molecola; non essendocene abbastanza, si forma un minerale che ne ha solo 2 ed è detto feldspatoide. Si chiama leucite.

geomin-leucite geomin-ortoclasio
KAlSi2O6 + SiO2 -> KAlSi3O8
Leucite Feldspato potassico

E’ un minerale biancastro (dal greco leukòs = bianco) dall’aspetto tondeggiante che forma tipiche palline chiare nella roccia scura, spesso visibili ad occhio nudo. Questa roccia viene chiamata leucitite. Non è corretto chiamarla basalto perché un magma basaltico contiene più silice e sarebbe capace di formare il feldspato potassico. Invece i magmi mediterranei, oltre ad essere ricchi in potassio, sono sottosaturi in silice, un termine che descrive la carenza di questo minerale. Dove invece la silice è abbondante, una volta formati tutti i silicati che può formare, la parte che rimane cristallizza sotto forma di quarzo, cioè semplice ossido di silicio, come accade ad esempio nei graniti.


La disponibilità di silice (silicio legato a 4 atomi di ossigeno) in un magma determina il tipo di minerali che si formeranno e quindi il tipo di roccia che ne nascerà. 


Quindi i sampietrini sono fatti di una roccia vulcanica che chiamiamo leucitite perché ricca di leucite, il minerale “sottosaturo” in silice rispetto al feldspato di potassio che normalmente si formerebbe in un basalto potassico.

La leucitite: roccia rara nel mondo ma non nei dintorni di Roma…

La Leucitite - da www.alexstrekeisen.it
La Leucitite – da www.alexstrekeisen.it