Genesi dei minerali

In natura troviamo gli atomi organizzati in molecole come nei gas (gas), nel vapore (vap), nel liquido (liq) oppure nei solidi (sol). I minerali sono molecole in fase sol che si formano attraverso una serie di reazioni chimico-fisiche che portano atomi, inizialmente disordinati, a diventare ordinati.
Gli atomi nelle strutture dei minerali possono assumere una configurazione caratterizzata dalla presenza di ordine a lungo raggio (materiali cristallini) o a breve raggio (materiali amorfi)
La formazione di ogni specie mineralogica dipende dalle caratteristiche dell’ambiente naturale di formazione ed in particolare da:

  • temperatura (T),
  • pressione (P),
  • concentrazione di ioni H+ (pH),
  • potenziale di ossido-riduzione (Eh
  • concentrazione dei diversi elementi chimici presenti [X]

Processi di formazione

I minerali si formano per:

  • cristallizzazione per raffreddamento di un materiale fuso;
  • precipitazione da soluzioni acquose 
  • evaporazione di soluzioni acquose;
  • sublimazione di vapori caldi;
  • attività biologica, che porta alla costruzione di gusci o apparati scheletrici;
  • trasformazioni allo stato solido di minerali già esistenti prodotte da variazioni di T (ΔT) e/o P (ΔP), che danno  origine a specie mineralogiche diverse da quelle di partenza.

Caratteristiche chimiche dei minerali

I minerali sono formati dalla combinazione degli stessi elementi chimici che si ritrovano in tutto l’universo. Alcuni minerali sono formati da un solo tipo di elemento (elementi nativi), altri invece sono sono il risultato della combinazione di più elementi, legati tra loro in un composto chimico. Le caratteristiche dei minerali dipenderanno dal tipo di legame che ha permesso il formarsi di un determinato composto. Il tipo di legame che si instaura dipende a sua volta dalle qualità di ogni singolo elemento chimico ed in particolare dal:

  • Potenziale di ionizzazione
  • Affinità elettronica 
  • Elettronegatività
  • Numero di coordinazione (NC)

Classificazione chimica

Una prima classificazione quindi può essere determinata quindi in base alla loro composizione chimica.

Composizione chimica dei minerali

Per poter classificare i minerali si deve passare prima attraverso l’osservazione macroscopica delle loro differenze. E’ necessario quindi conoscere su quali basi si opera il loro riconoscimento.

Riconoscimento macroscopico dei minerali

L’esame macroscopico comprende la valutazione di alcune caratteristiche fisiche dei minerali che possiamo distinguere in:
  • Caratteristiche macroscopiche
    • lucentezza (LUX) e colore (COL)
    • colore della polvere (COLP)
    • forma (FORM) e abito (HAB) dei minerali
    • sfaldatura (SFAX)
    • geminazioni (GEM)
    • associazioni di minerali (ASSM)
  • Proprietà verificabili con strumenti semplici
    • durezza (DUR)
    • colore della polvere (COL.P.)
    • colore dello striscio (COL. S.)
    • peso specifico (γmin)
    • solubilità in acidi (Kacid)
    • reazioni alla fiamma (T.C.)

Riconoscimento microscopico dei minerali

La seconda fase del riconoscimento dei minerali avviene attraverso Il riconoscimento microscopio che permette di distinguere fra due specie mineralogiche che possono essere distinte soltanto mediante l’osservazione di alcune caratteristiche ottiche, come
  • Indice di Rifrazione (IR)
  • Rilievo (RIL)
  • Pleocroismo (Pleo)
  • Estinzione (Estin.)
  • Segno ottico (SO)
  • Angolo 2V
  • Birifrangenza

Il riconoscimento dei minerali può avvenire attraverso altri strumenti per una più approfondita analisi di struttura e chimica.

Il riconoscimento micrsoscopico permette inoltre di riconoscere caratteristiche di struttura  che rivelano informazioni sulla formazione del minerale

Classificazione delle rocce

In questo manuale non seguiremo la classificazione tradizionale ma opereremo ponendo l’attenzione sui processi di formazione che hanno prodotto una determinata roccia. Distingueremo quindi fra rocce primarie e rocce secondarie:

Rocce primarie

Per rocce primarie si intendono quelle di genesi primaria, ossia quelle rocce di cui non è possibile individuare minerali (o pezzi di rocce) di genesi diversa da quella della roccia che si sta analizzando.

Saranno definite come rocce primarie quindi le:

  • Rocce magmatiche (o ignee)
    • effusive (lave)
    • intrusive (plutoniti, ipoabissaliti)
  • Rocce di origine chimica
    • Rocce di precipitazione chimica
    • Rocce evaporitiche
    • Rocce residuali
  • Rocce di origine biochimica
    • Rocce biocostruite
    • Organiche

Rocce di origine secondaria

Verranno considerate invece rocce di origine secondaria le

  • Rocce sedimentarie
    • clastiche (conglomerati, arenarie, argilliti o argille, siltiti o silt,calcari clastici, marne,
    • piroclastiche (tufi, ignimbriti)
    • bioclastiche (rocce formate da frammenti di strutture)
    • organogene (calcari organogeni, dolomie, radiolariti, diatomiti, spongoliti)
  • Rocce metamorfiche
    • Rocce di metamorfismo contatto (T)
    • Rocce di metamorfismo  regionale (T e P)
    • Rocce di metamorfismo di seppellimento (modesta P)
    • Rocce di dinamo-metaformismo (o cataclastico) (alta P)

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