Per moltissimi anni le pietre naturali sono state il principale materiale impiegato nell'ambito delle costruzioni. Oggi sono utilizzate prevalentemente per rivestimenti e pavimentazioni. Ci sono molte tipologie di pietre naturali.
Proviamo a fare un po'di ordine. La geologia è la scienza che studia la Terra nel suo complesso per conoscere la struttura e l'evoluzione nel tempo e analizzare le cause e gli effetti dei cambiamenti in atto nelle sue parti. La parola litosfera deriva dal greco e significa sfera rocciosa. La litosfera è la parte esterna più rigida del pianeta Terra e comprende la crosta terrestre e la porzione del mantello esterno. La litosfera è fatta di roccia e la roccia è composta di minerali.
Per classificare le rocce possiamo usare diversi criteri. Un criterio è quello di identificare i minerali che le formano. Ad esempio, il granito è composto da quarzo, felspato e biotite.
Un altro criterio consiste nello scoprire il modo in cui le rocce si sono formate. In base al processo di formazione subito, possiamo classificare le rocce in tre categorie. Le rocce magmatiche o ignee, le rocce sedimentarie e le rocce metamorfiche. Le rocce magmatiche sono le uniche rocce che si formano a velocità elevata. Consideriamo un vulcano in eruzione.
Il magma, cioè una miscela di gas e roccia fusa dal calore della terra, viene forzato a uscire attraverso la crosta terrestre e fuoriuscendo perde alcuni componenti gassosi diventando lava. Se la lava cola rapidamente, raffreddandosi può formare una roccia dura e levigata, chiamata ossidiana, che ha una struttura molecolare disordinata. È un vero e proprio vetro naturale.
In passato veniva usata per la realizzazione di punte di frecce, coltelli e rasoi. Attualmente, nell'edilizia, l'ossidiana viene usata per fabbricare la lana di roccia, un isolante termico e acustico capace di resistere a temperature molto elevate. Un'altra roccia magmatica è la pomice che si forma principalmente da eruzioni di tipo esplosivo.
Si forma da lava spugnosa che le bolle di gas hanno fatto saltare fuori dal vulcano. Data la sua elevata porosità è molto leggera, è l'unica pietra che galleggia nell'acqua. In edilizia viene usata per alleggerire il calcestruzzo e come isolante acustico e termico, ad esempio per la realizzazione di canne fumarie.
Quando la lava cuola un po'più lentamente, si possono formare rocce come il basalto, che contengono piccoli cristalli, che ne caratterizzano la struttura a grani fini. Il basalto spesso viene tagliato e usato per la pavimentazione stradale. La Giant's Causeway è un affioramento roccioso naturale situato in Irlanda del Nord, composto da circa 40.000 colonne basaltiche di forma prismatica esagonale. La suggestiva conformazione delle rocce ha ispirato antiche leggende che narrano di giganti e di titaniche battute.
Un'altra roccia ignea è il granito. Si forma quando il magma viene spinto verso la superficie ma non riesce a superare lo strato di roccia sovrastante che ne provoca l'isolamento. Così il magma raffredda lentamente e forma cristalli più grandi.
La sua struttura rende il granito molto duro. In edilizia i graniti trovano largo uso nei rivestimenti, come pavimenti, piani da cucina, scale, piani bagno, ma anche in campo monumentale. Questo primo gruppo di rocce che abbiamo conosciuto, quelle Igne, si sono formate grazie a cambiamenti abbastanza rapidi nella terra.
Le rocce sedimentarie invece derivano dal lento accumulo di sedimenti di varia origine. L'azione della pioggia, del vento e dell'acqua che scorre piano erode le rocce, cioè le consuma, e ne trascina via piccoli frammenti. La corrente di un corso d'acqua trasporta i frammenti di argilla, sabbia o ciotoli per poi farli sedimentare, cioè depositare al suo interno o in un lago. oppure nel mare o nell'oceano. Questi sedimenti crescono strato dopo strato, anno dopo anno, fino a che la parte più profonda viene compressa e ne deriva una roccia sedimentaria.
Le rocce sedimentarie sono in genere molto più friabili di quelle igne, cioè si sgretolano con più facilità. Il Grand Canyon è un'immensa gola scavata nel corso dei millenni dal fiume Colorado, nell'Arizona. Questa roccia si è formata sul fondo di un oceano che molti milioni di anni fa occupava questi luoghi. Sulle pareti della gola si può osservare la disposizione in strati della roccia sedimentaria.
Le rocce sedimentarie si suddividono in tre grandi gruppi in base all'origine dei detriti che le costituiscono. Esistono rocce detritiche, rocce organogene e rocce di deposito chimico. Le rocce detritiche sono formate da frammenti di sabbia, argilla o ciotoli sciolti oppure che si sono cementati naturalmente in seguito. Un esempio di roccia detritica è l'argilla, costituita da sedimenti estremamente fini. Quando è impastata con acqua, diventa una massa facilmente lavorabile, che quando si asciuga diventa rigida e quando è sottoposta a un intenso riscaldamento subisce una trasformazione irreversibile, diventando permanentemente solida e compatta.
In edilizia viene usata per la produzione di prodotti ceramici come ad esempio i laterizi. La sabbia è costituita da sedimenti di dimensioni superiori. In edilizia viene usata ad esempio per la produzione di malte, calcestruzzo e vetro. La ghiaia e il petrisco invece sono costituiti da frammenti di roccia compatta calcarea o silicea e in edilizia vengono usati per la produzione del calcestruzzo. Un esempio di roccia detritica invece compatta è la reinaria che si forma dalla sabbia.
Facilmente lavorabile e di bell'aspetto, l'arenaria trova vasto impiego nell'edilizia. La pietra serena è una pietra arenaria di colore grigio, particolarmente usata nell'architettura e in parte anche nella scultura toscana. Poi ci sono le rocce sedimentari e organogene, che contengono scheletri, gusci o resti animali o vegetali.
Un esempio è il carbone, che proviene dai resti di piante cresciute milioni di anni fa. Viene usato come combustibile per la produzione di energia elettrica o nell'industria chimica per la produzione di materiali plastici. Un altro esempio è il calcare, che proviene dalla sedimentazione di antichi organismi viventi e conchiglie di piccoli animali che vivevano nell'oceano parecchi milioni di anni fa.
Un esempio di rocce calcare sono le bianche scogliere di Dover, sulla costa inglese che si affaccia sul canale della Manica. Queste scogliere sono in gesso, un calcare a tessitura molto fine, composto principalmente da fossili di organismi marini unicellulari. Fra i numerosi utilizzi del calcare nell'ambito dell'edilizia ricordiamo la produzione di cemento e calcestruzzo.
Infine ci sono le rocce di deposito chimico. Questo terzo e ultimo gruppo di rocce sedimentarie comprende tutte quelle che si sono deposte e si depongono tuttora per fenomeni chimici. Un esempio sono le stalattiti e le stalagmiti che rivestono le pareti di molte grotte. Oppure il sito turco di Pamukkale.
che significa castello di cotone. A Pamuccale l'acqua che sgorga dalle numerose fonti termali è ricca di carbonato di calcio che precipitando dà luogo a caratteristiche formazioni. Un esempio di roccia formata dal deposito chimico è il travertino, impiegato ad esempio nel colonnato di San Pietro a Roma.
Attualmente viene usato in edilizia per pavimentazioni e rivestimenti. Viste le sue caratteristiche di porosità, non è indicato per essere impiegato in ambienti quali bagni e cucine. Infine ci sono le rocce metamorfiche che derivano dalla trasformazione di rocce eruttive e sedimentarie ad opera di forte calore o pressione.
Per esempio alcune montagne si sono formate in seguito alla collisione fra le enormi estensioni di suolo che formano la crosta terrestre. Nello scontro alcune lamine di roccia possono essere spinte verso l'alto e altre schiacciate all'interno della terra dove vengono sottoposte ad altissime temperature dovute alla frizione e a forti pressioni causate dallo schiacciamento. Un esempio di roccia metamorfica derivata dal calcare è il marmo, di cui è ricca la zona di Carrara in Toscana.
Molto usato in passato per elementi strutturali, statue e monumenti, in edilizia il marmo oggi trova largo impiego per la realizzazione di pavimentazioni, rivestimenti e scalinate. Un'altra roccia metamorfica è l'ardesia, originata dalla metamorfosi di sedimenti calcari o argillosi ed estratta per secoli nelle cittadine di Lavagna e Chiavari in Liguria. Viene usata nelle scuole per la realizzazione delle lavagne, che prendono il nome proprio dalla pietra di Lavagna, e viene usata in edilizia per la realizzazione di tetti, pavimentazioni e gradoni di scale.