MINERALOGIA SISTEMATICA Classificazione dei minerali Sulla base della composizione chimica i minerali vengono suddivisi in gruppi o classi: 1. Elementi nativi: appartengono a questa classe elementi non legati ad altri come zolfo, diamante e grafite. 2. Solfuri: lo zolfo è il principale anione. Sono solfuri: la galena (solfuro di piombo), la pirite (solfuro di ferro) e la sfalerite (solfuro di zinco). 3. Alogenuri: il principale anione può essere il cloro, il bromo, il fluoro o lo iodio. Appartengono a questa classe il salgemma e la fluorite. 4. Ossidi: l’ossigeno è il principale anione. Ricordiamo l’ematite e la magnetite che sono due ossidi di ferro. 5. Carbonati: il carbonio e l’ossigeno insieme formano il principale complesso anionico, come nella calcite e nella dolomite. 6. Solfati: lo zolfo e l’ossigeno insieme formano il principale complesso anionico, come nella barite e nel gesso, che è un solfato di calcio. 7. Fosfati: il fosforo e l’ossigeno insieme formano il principale complesso anionico, come nell’apatite. 8. Silicati: i silicati sono costituiti da una base strutturale di tetraedri SiO 4 .
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MINERALOGIA SISTEMATICA
Classificazione dei minerali
Sulla base della composizione chimica i minerali vengono suddivisi in gruppi o classi:
1. Elementi nativi: appartengono a questa classe elementi non legati ad altri come zolfo, diamante e grafite.2. Solfuri: lo zolfo è il principale anione. Sono solfuri: la galena (solfuro di piombo), la pirite(solfuro di ferro) e la sfalerite (solfuro di zinco).3. Alogenuri: il principale anione può essere il cloro, il bromo, il fluoro o lo iodio. Appartengono a questa classe il salgemma e la fluorite.4. Ossidi: l’ossigeno è il principale anione. Ricordiamo l’ematite e la magnetite che sono due ossididi ferro.5. Carbonati: il carbonio e l’ossigeno insieme formano il principale complesso anionico, come nellacalcite e nella dolomite.6. Solfati: lo zolfo e l’ossigeno insieme formano il principale complesso anionico, come nella barite e nel gesso, che è un solfato di calcio.7. Fosfati: il fosforo e l’ossigeno insieme formano il principale complesso anionico, come nell’apatite. 8. Silicati: i silicati sono costituiti da una base strutturale di tetraedri SiO4.
SilicatiIl tetraedro di silicio SiO4 è l’unità elementare della struttura dei silicati. In questa struttura un atomodi silicio è al centro mentre ai vertici si trovano quattro atomi di ossigeno.Le varie strutture dei silicati derivano dai diversi modi con cui questi tetraedri si associano e su questestrutture si basa la loro classificazione. Alcuni minerali sono formati da tetraedri individuali, altridall’unione in varie configurazioni di due o più tetraedri.
1. Nesosilicati: i gruppi tetraedrici sono isolati. Tra i minerali di questo gruppo ricordiamo l’olivinadal tipico colore verde oliva, lo zircone, i granati, la cianite, il topazio.2. Sorosilicati: in questi silicati i tetraedri sono legati tra loro in piccoli gruppi, con un vertice in comune. Ricordiamo l’emimorfite e la vesuvianite.3. Ciclosilicati: i gruppi tetraedrici sono legati tra loro a formare anelli, solitamente a sei membri. Ricordiamo la tormalina e il berillo che si presenta in due varietà, una verde, nota come smeraldo, e l’altra verde-azzurra, nota come acquamarina.4. Inosilicati: i gruppi tetraedrici sono legati tra loro a formare lunghe catene. Vi appartengono i pirosseni e gli anfiboli, due importanti famiglie di minerali componenti di molte rocce.5. Fillosilicati: sono costituiti da più strati di tetraedri. Hanno aspetto lamellare. Ricordiamo ilserpentino, il talco, la caolinite e la famiglia delle miche i cui termini più importanti sono la mica biotite e la mica muscovite.6. Tectosilicati: i gruppi tetraedrici sono legati tra loro in modo tale da formare una impalcaturatridimensionale. Il quarzo è il minerale più importante e di gran lunga il più famoso. Altri tectosilicatiappartengono alla famiglia dei feldspati; sono elementi fondamentali nella costituzione di molterocce. Essi si possono considerare come soluzioni solide di tre minerali: l’ortoclasio, contenentepotassio, l’albite contenente sodio e l’anortite, contenente calcio. Affini ai feldspati sono la leucite, la nefelina e la lazurite.
Struttura dei silicati:
(1) Quasi tutti i silicati sono costituiti da tetraedri SiO4.
(2) I tetraedri sono uniti per i vertici a dare unità polimeriche più grandi.
(3) Non più di due tetraedri SiO4 possono scambiare un vertice.
(4) I tetraedri SiO4 non scambiano mai lati o facce.
Il fattore chiave per comprendere la relazione formula/struttura è il rapportoSi : O
Questo rapporto è variabile perchè nei silicati si possono distinguere due tipi di atomi di O: ossigeni ponte e ossigeni apicali.
Le strutture dei silicati seguono i seguenti principi:
Il gruppo delle olivine è composto di minerali con formula generale: X2ZO4
dove X = Mg , Fe2+, (Ca, Ni); Z = Si.
Formula generica delle olivine: (Fe,Mg)2SiO4
Olivine
I termini estremi (end-members) delle olivine sono:Mg2[SiO4] (Fosterite) Fe2[SiO4] (Fayalite)
Sistema di cristallizzazione: ortorombico (Pbmn)
Forsterite: Mg2SiO4
Roccia Peridotite Peridoto (Forsterite)
Sruttura della Forsterite
Fayalite: Fe2SiO4
Struttura della fayalite
Olivina al microscopio ottico
Grafico composizionale del gruppo delle olivine
Grafico di cristallizzazione dell’olivina
100% FoOl1 Ol2 X2X1
X
100% Fa
Solido + liquido
Solido + liquido
Ol1, Ol2 = composizione dell’Olivina da un fuso di partenza di composizione X; X,X1 = concentrazione del fuso di partenza;X2 = concentrazione del fuso dopo cristallizzazione di Ol2
Rappresentazione grafica della composizione dei pirosseni (rombici e monoclini).
Quadrilatero Ca-Mg-ΣFe
Ca
FeMg
Struttura del Diopside CaMgSi2O6
Ca
Mg
Sfaldature
Pirosseni
Anfiboli
GLI ANFIBOLI
Sono INOSILICATI Dal punto di vista morfologico si distinguono in:
rombici e monocliniLa loro struttura è caratterizzata da:
catene di tetraedri SiO4formate da successioni di gruppi [Si4O11]6- disposti lungo l’asse z del cristallo; fra questi si trovano intercalati gruppi (Mg, Fe) (OH, F)2.La composizione chimica degli anfiboli può essere espressa dalla formula generale:
(W, X,Y)7-8(Z4O11)2(OH, F)2nella qualeW = Na,K; X = Ca,Mg; Y = Mg,Fe2+,Fe3+,Ti, Al; Z = Si, Al
Struttura degli anfiboli
Proiezione basale (a, b)
Struttura dell’Orneblenda: NaCa2Mg5Si8O22(OH,F)2
Na Ca
Mg
OH,F
b
Distribuzione degli ioni nei siti strutturali
Da un punto di vista composizionale, gli anfiboli possono essere divisi in quattro gruppi:1) ferro-magnesiaci2) calcici3) calco-sodici4) sodiciLe serie degli anfiboli più comuni sono:Antofillite-Gedrite (Mg,Fe2+)7-5Al0-2[Si8-6Al0-2O22 ](OH,F)2Cummingtonite-Grunerite (Mg,Fe2+,Mn)7[Si8O22](OH,F)2
Legge fondamentale della geminazione: i piani e gli assi di geminazione non possono corrispondere agli elementi di simmetria del cristallo
Microclino: KAlSi3O8 (sist. triclino)
Plagioclasio (Na,Ca)Al1-2Si2-3O8
Feldspatoidi
Leucite: KAlSi2O6
Zeoliti: (Na2,Ca,K2,Ba)x[(Al,Si)O2]2x·n(H2O)
Per lo più rombiche o monocline
Aspetto: Si distinguono zeoliti fibrose (es. natrolite, scolecite, erionite), fibroso-raggiate, tabulari (es. stilbite, heulandite, clinoptilolite), 'equidimensionali' (es. phillipsite, cabasite). Sono incolori, bianche, ma a volte giallo-rossastre. Mostrano spesso forme cristalline caratteristiche. Proprietà: Semidure, leggere, fragili e solitamente perfettamente sfaldabili. Trasparenti o traslucide, con lucentezza vitrea, ma spiccatamente madreperlacea sulle superfici di sfaldatura delle zeoliti tabulari.Associazioni: Tipicamente come riempimento secondario di geodi e fratture in rocce vulcaniche (per lo più basiche), assieme a calcite e analcime, e metamorfiche. In depositi sfruttabili derivati da alterazione di vetri vulcanici in vulcanoclastiti (soprattutto clinoptilolite, phillipsite, erionite).
Struttura delle zeoliti
Sodalite: Na8(AlSiO4)6Cl2
(K2Na2Ca)(Al2Si4)O124-5H2O
Phillipsite
Chabasite
Ca2(Al2Si4)O12 6H2O
Na2(Al2Si3O10) 2H2O
Natrolite
Carbonati
I carbonati hanno in comune l'anione bivalente (CO3)2-
CN = Numero di Coordinazionee.v. = valenza elettrostatica
e.v. = Valenza/CN
Coordinazione planare
I Carbonati si dividono in sottoclassi:
- carbonati anidri- carbonati idrati
Nella sottoclasse principale (anidri) si individuano tre serie:
• calcite • aragonite • dolomite
Simmetrie dei carbonati anidri
- ESAGONALI (Romboedrici –32/m), con i cationi di media grandezza(Ca, Mg, Fe, Mn, Zn)
- ROMBICI (2/m 2/m 2/m), con cationi più grandi (Ca, Ba, Sr, Pb)
Il limite di separazione è un raggio ionico di circa 1 Å, come quello del Calcio: per questa ragione è presente in entrambe le serie.
La serie della dolomite, costituita da carbonati doppi (CO3)2, ècaratterizzata dalla perdita di simmetria (-3) dovuta alle differentidimensioni dei due cationi presenti (Ca e Mg).