Definizione e origine

L’ardesia è una roccia metamorfica di origine sedimentaria costituita in prevalenza da illite e clorite (35-50%), carbonato di calcio (40-50%), quarzo (10-15%) e caratterizzata da una fissilità molto marcata secondo un piano di scistosità. La fissilità è la proprietà della roccia di dividersi facilmente secondo piani paralleli, in modo da formare lastre più o meno sottili. IL termine di ardesia è tradizionalmente usato in Italia per le ardesie della Val Fontanabuona, dette anche lavagne dal nome del più antico sito di produzione e commercializzazione ed è stato più recentemente esteso a rocce con caratteristiche abbastanza simili che vengono estratte nell’Imperiese. L’origine delle ardesie risale ad una sedimentazione detritica che formava nel Cretaceo superiore, tra 80 e 70 milioni di anni fa, grandi spessori di fanghi e sabbie. L’origine di questi sedimenti è legata alle prime fasi dell’orogenesi alpina e alla forte erosione che agiva sulle masse rocciose in sollevamento. Il materiale detritico si accumulava lungo le scarpate marine e periodicamente scivolava verso le zone abissali, originando correnti di materiali in sospensione, dette torbide. I sedimenti che ne derivano, indicati con il nome di flysch, sono caratterizzati dall’alternanza di bancate a volte dello spessore di parecchi metri e costituite da materiale a granulometria più grossolana, con altre formate da sedimenti più fini, generalmente argillosi. Nel caso dei materiali che stiamo descrivendo, indicati con il nome formazionale di Scisti della Val Lavagna, il sedimento originario presentava alternanze di livelli arenacei, costituiti prevalentemente da sabbie a granuli quarzosi, e di livelli di fanghi argillosi o argilloso-calcarei (marne). Durante lo sviluppo dell’orogenesi alpina, questi sedimenti furono dapprima ricoperti da altre masse rocciose e assieme a queste sollevati e ripiegati subendo gli effetti di energiche deformazioni. L’effetto combinato di 1) pressioni orientate, conseguenti alle spinte tettoniche, 2) pressione di carico che raggiunse circa 0.3-0.4 GPa, corrispondente a 3000-4000 atmosfere, 3) aumento delle temperature fino a valori di circa 250-350°C (pressioni e temperature stimate sulla base di equilibri fisico-chimici tra le fasi minerali), ha trasformato (metamorfismo) l’originario sedimento e gli ha conferito, in un periodo di tempo che si aggira tra 60 e 50 milioni di anni fa, le attuali caratteristiche. In Francia viene usato il termine ardoise per indicare rocce metamorfiche costituite in prevalenza da minerali argillosi (illite e clorite) e da quarzo, ma prive di carbonato di calcio, e che presentano una simile fissilità. Le ardoises francesi tuttavia fanno parte di un complesso di rocce che si estende lungo la costa atlantica, al margine occidentale dell’Europa. Esse compaiono dalla Spagna meridionale, dove vengono indicate con il nome di pizarra fino alla Scozia. Queste rocce sono tuttavia molto più antiche delle ardesie italiane e la loro formazione risale in parte all’orogenesi caledoniana (circa 500 milioni di anni) ed in parte all’orogenesi varisica (circa 330). La figura 1 mostra la distribuzione in Europa delle formazioni geologiche da dove vengono estratte le slates. Il colore nero comune sia alle ardesie italiane che ai corrispondenti prodotti europei è dovuto alla presenza di un finissimo pigmento grafitico, originato dalla trasformazione di sostanze organiche presenti nell’originario sedimento. Attualmente si è raggiunta a livello europeo la convenzione di indicare internazionalmente con il nome inglese slate tutti questi tipi di rocce. In realtà, secondo la definizione scientifica, il termine slate indica una roccia metamorfica di grado molto basso (cioè metamorfosata a temperature inferiori a 400°C), caratterizzata da una grana molto fine e da una scistosità molto ben sviluppata, che risulta soprattutto dalla disposizione secondo piani paralleli dei minerali argillosi. Questi ultimi infatti hanno forma caratteristicamente lamellare. La definizione di slate adottata per uso commerciale inoltre specifica che i minerali argillosi debbano essere prevalenti, e che lo spacco in lastre sottili debba verificarsi secondo le superfici di slaty cleavage. Come ben si vede, una roccia può essere definita slate solo attraverso uno studio petrografico che ne mette in evidenza la composizione mineralogica e la presenza di una fissilità dovuta ad isorientazione delle lamelle dei fillosilicati acquisita durante un processo metamorfico.

Condizioni di giacitura

La carta geologica (figura 2) della Liguria mostra la distribuzione della formazione degli Scisti della Val Lavagna. All’interno di questa formazione i principali centri di estrazione dell’ardesia sono indicati nella figura 3. Nella figura 4 viene riportata una colonna stratigrafica che mostra con spessori proporzionali a quelli reali e nell’ordine cronologico di sedimentazione dal basso verso l’alto, la formazione degli Scisti della Val Lavagna e le rocce con cui essa viene a contatto. La figura mostra che il livello delle ardesie è localizzato nella parte inferiore della formazione stessa, al di sopra di scisti scuri manganesiferi. Molto schematicamente, si possono distinguere due principali eventi deformativi che hanno interessato Ia formazione della Val Lavagna. La tipica scistosità si sviluppò durante un primo evento, in cui il materiale veniva ricoperto da altre masse rocciose, e subiva le principali trasformazioni metamorfiche. Successivamente, durante la fase di sollevamento della catena appenninica, i materiali subirono fasi di ripiegamento. Nell’area della Val Fontanabuona, la giacitura delle bancate arenacee che rappresentano l’originaria stratificazione, è per lo più debolmente inclinata. Nei banchi argillosi, la scistosità che risulta perpendicolare alla direzione principale delle deformazioni tettoniche, forma un angolo abbastanza basso rispetto al contatto con le arenarie (figura 5). Va osservato che la scistosità si mantiene abbastanza costante e con un angolo poco inclinato rispetto all’orizzontale in tutta la zona estrattiva, mentre può variare in maniera abbastanza importante la giacitura degli strati sedimentari. Tuttavia, specie in prossimità delle cerniere delle pieghe, od anche in corrispondenza di semplici ondulazioni, può svilupparsi una seconda scistosità trasversale alla prima, secondo angoli molto variabili e che è dovuta non ad orientazione dei minerali lamellari, ma ad una micro-fessurazione. Naturalmente, in queste condizioni la qualità delle ardesie è seriamente compromessa. Nella Val Fontanabuona vengono normalmente cavati alcuni banchi detti filoni che sono ben conosciuti dai cavatori e che vengono chiamati con nomilocali, come filone Grosso, Duro,Pesca ecc. Generalmente si ha un filone di maggiore spessore accompagnato a breve distanza da uno o due filoni paralleli di minore spessore. Il filone di ardesia è tipicamente intercalato tra due bancate di arenaria di spessore particolarmente elevato, che i cavatori chiamano soglia e tetto, indicando rispettivamente quello inferiore e quello superiore. All’interno di un filone il materiale più vicino alle bancate arenacee chiamate agro dai cavatori è generalmente più siliceo, e con scistosità meno sviluppata a causa della minore percentuale di minerali argillosi; in conseguenza di ciò, risulta più compatto e meno facilmente lavorabile. In altri casi, al contrario, il materiale in prossimità dell’arenaria può essere stato finemente fratturato dagli sforzi tettonici e risultare friabile. Il materiale con proprietà migliori costituisce generalmente la parte centrale del filone.

Caratteristiche tecniche delle ardesie

Le caratteristiche tecniche di una roccia includono proprietà meccaniche e chimiche. Entrambe dipendono dalla composizione mineralogica della roccia, cioè dai minerali che la costituiscono, dalle loro percentuali relative e dalle strutture, ossia dalla forma, dimensione e disposizione geometrica dei granuli minerali nella roccia stessa. In particolare, la fissilità dell’ardesia dipende dal fatto che i minerali argillosi tendono a disporsi su piani paralleli tra i quali sono sistemati, in finissime strutture lenticolari, i granuli di calcite e di quarzo (figure 6, 7). La roccia si suddivide lungo i piani rappresentati dai fillosilicati. A causa della grana molto fine si possono così ottenere lastre molto sottili. D’altra parte, poiché tra un piano di fissilità e l’altro, i minerali sono organizzati in una struttura compatta, le lastre presentano una elasticità ed una resistenza alla flessione abbastanza elevate. Tra i pregi delle ardesie della Val Fontanabuona va ricordata la facile divisibilità a spacco mediante semplice pressione di un cuneo parallelamente alla scistosità principale. Si possono così ottenere lastre molto piane, di grandi dimensioni e dello spessore di pochi millimetri, con superfici eccezionalmente regolari, e rugosità molto bassa. La rugosità è generalmente caratterizzata da sottili striature isorientate descritte dai geologi come “lineazioni di intersezione”. Va inoltre notato che le ardesie sono motto più resistenti all’azione delle piogge acide di altre rocce che contengano simili quantità di carbonato di calcio. Questo fatto è dovuto proprio alla microstruttura della roccia, in cui i granuli sono fasciati dalle lamelle di illite. Il colore è invece soggetto a schiarirsi quando è esposto alla luce. Questo fatto è principalmente dovuto all’azione dei raggi ultravioletti, capaci di penetrare gli strati superficiali della roccia e di ossidare il pigmento grafitico. L’estrema rarità di pirite costituisce un pregio per le ardesie della Val Fontanabuona, in quanto questo minerale soggetto ad alterarsi in superficie provoca macchie e cavità. Va tenuto presente che come tutte le rocce, le ardesie, prime di essere estratte contengono una certa quantità di acqua intergranulare (acqua di cava); in queste condizioni il materiale è relativamente più tenero e più facilmente lavorabile. E' quindi molto importante mantenere l’acqua di cava fino alla definitiva lavorazione. Va inoltre osservato che una perdita troppo brusca dell’acqua di cava per evaporazione può portare alla fessurazione del materiale. Una volta stagionata l’ardesia non può più riassorbire l’acqua intergranulare, ed essa presenta anzi valori di assorbimento dell’acqua estremamente bassi. La porosità molto bassa delle ardesie risulta inoltre molto favorevole nei confronti della gelività. L’uso tradizionale di lastre di ardesia come piano di cottura discende da una buona resistenza al fuoco. Le ardesie hanno un coefficiente di dilatabilità molto basso e, se non sottoposte a sbalzi di temperatura troppo forti, per la loro struttura fine ed omogenea, la dilatazione non produce deformazioni. Nella tabella (figura 8) sono riportati dati medi per le principali proprietà meccaniche. Infine, le ardesie sono rocce relativamente tenere, in quanto i principali costituenti, illite e calcite, sono minerali a bassa durezza. Questo fatto, oltre alla grana molto fine, permette una buona lavorabilità.