Perché la quarzite è più dura della roccia madre?

La quarzite è una roccia metamorfica, formatasi quando la sua roccia madre, l'arenaria, viene sepolta, quindi riscaldata e/o compressa. L'arenaria è una roccia sedimentaria, formata da resti alterati o erosi di altre rocce. Queste rocce possono essere metamorfiche, sedimentarie o ignee (le rocce ignee si formano quando il magma, o roccia fusa, si raffredda, all'interno della terra o sulla superficie). Per capire perché la quarzite è più dura dell'arenaria, aiuta a capire un po' il ciclo delle rocce.

Molto al di sotto della superficie della Terra, rocce e minerali che si sono sciolti formano magma che può rimanere intrappolato in tasche sotto la Terra e lì si raffreddano, o essere trasportati in superficie dall'attività vulcanica, dove è chiamato lava. Quando si raffredda, il magma, o la lava, diventa roccia ignea. Sotto la superficie, il calore e la pressione alla fine trasformano la roccia ignea in roccia metamorfica. Sopra la superficie, il vento e l'acqua alla fine escludono la roccia ignea. Le particelle, chiamate sedimenti, vengono trasportate per essere depositate in strati altrove, fino a diventare rocce sedimentarie.

Quando si depositano strati su strati di sedimenti, l'acqua viene spremuta fuori tra le particelle e i minerali e la pressione cementa insieme le particelle, trasformandole in roccia sedimentaria. L'arenaria, in particolare, è una roccia sedimentaria cementata insieme da calcite, argilla o silice. Circa il 75% della superficie terrestre e quasi tutto il fondo dell'oceano è coperto da sedimenti e rocce sedimentarie, secondo il Dipartimento di Scienze della Terra e dell'Ambiente dell'Università del Kentucky. La roccia sedimentaria si riscalda, a causa della pressione, dell'attrito o del decadimento radioattivo. Mentre cuoce, subisce una metamorfosi, formando cristalli e alla fine diventa roccia metamorfica.

Diverse combinazioni di calore e pressione sulla roccia sedimentaria formano diversi tipi di roccia metamorfica. La quarzite, in particolare, può essere formata sia da alta temperatura e alta pressione che da alta temperatura e bassa pressione. La cristallizzazione o ricristallizzazione delle rocce sedimentarie avviene tra 700 e 900 gradi Celsius o circa 1.300-1.650 gradi Fahrenheit, secondo Classroom of the Future della NASA. Dopo questo punto, le rocce iniziano a sciogliersi, formando nuovamente magma sotto la superficie della Terra per ricominciare il processo da capo.

Quando l'arenaria della roccia sedimentaria viene cementata insieme dalla silice minerale, è nota come arenaria di quarzo. La silice, o quarzo, è uno dei minerali più abbondanti nella crosta terrestre. Il quarzo è un minerale duro e durevole, e quando gli altri materiali che compongono l'arenaria vengono consumati dalle intemperie, il quarzo è spesso tutto ciò che rimane e rimane abbastanza intatto. Quando il calore e la pressione lavorano sull'arenaria ricca di quarzo, la roccia metamorfica dura che ne risulta è chiamata quarzite.

La quarzite contiene almeno il 90% di quarzo e, poiché la quarzite è metamorfica, è dura, compatta e resiste agli agenti atmosferici. Si trova spesso su colline o massicci montuosi, come su alcune creste dei monti Appalachi, secondo il Dipartimento di scienze geologiche della California Polytechnic State University, Pomona. Ma le formazioni di quarzite si trovano in tutto il mondo, inclusi Stati Uniti, Canada, Norvegia, Svezia, Italia e Sud Africa, sebbene questo elenco non sia affatto esaustivo.