sabato 22 febbraio 2014

LA FORMA DEI MINERALI (The form of the mineral)

Molibdenite

LA FORMA DEI CRISTALLI

I CRISTALLI

I minerali sono dei corpi omogenei fisicamente e chimicamente, la cui composizione chimica è, in generale, ben definita. Dunque ogni minerale ha delle precise proprietà e una forma tipica che risulta da leggi determinate. La maggior parte dei minerali è limitata da superficie piane, da spigoli e da angoli diedri. Essi formano allora dei cristalli. L'aspetto esterno di un cristallo dipende strettamente dalla sua struttura atomica: un cristallo è così un corpo omogeneo i cui più piccoli costituenti, gli atomi,presentano una disposizione regolare. Anche se la forma esterna non è regolare in seguito a imperfezioni fisiche, un cristallo con'serva la sua struttura a scala atomica.
Tuttavia certi minerali non possiedono una forma geometrica perfettamente regolare: la disposizione degli atomi, le loro reciproche distanze non sono regolate in modo molto rigoroso. Minerali di tal fatta sono detti amorfi: le loro forme esterne sono sovente globulari o reniformi, come ad esempio l'opale. In linea dl massima, quasi tutti i minerali amorfi sono instabili e tendono a passare, prima o poi, allo stato cristallino. La struttura fine del cristallo dipende dall'ordinamento dei suoi più piccoli costituenti (ioni, atomi e molecole), che sono disposti geometricamente costituendo il reticolo cristallino.
Si distinguono parecchi tipi dì reticolo corrispondenti ai raggruppamenti degli elementi di base; un tipo particolarmente semplice è quello del salgemma(NaCl), tipo seguito da parecchi minerali; altri reticoli hanno una struttura molto complicata.
Il raggruppamento degli atomi all'interno del cristallo si riflette esteriormente nella sua forma: le facce, gli spigoli e i vertici che lo limitano seguono alcune leggi legate alla sua struttura interna.
Gli angoli tra le facce corrispondenti sono caratteristici di una specie minerale: il loro valore è costante per ogni cristallo dello stesso minerale, indipendentemente dalle dimensioni di questo cristallo.
Questa legge della costanza dell'angolo diedro vale evidentemente solo tra le facce corrispondenti.


SIMMETRIA DEL CRISTALLO

Salgemma rosa (alite)

Salgemma (alite)

Un'importante proprietà del cristallo è la corrispondenza tra facce diverse: la simmetria del cristallo. Si distinguono i seguenti elementi di simmetria:

1. Il piano di simmetria: divide il cristallo in due metà specularmente simmetriche e, per questo, è detto anche "specchio".

2. L'asse di simmetria: è una linea retta che passa per il centro del cristallo. La rotazione del cristallo attorno a questo asse permette di ottenere la medesima figura di partenza per certe posizioni. Si parla di asse di simmetria di ordine 2,3, 4 o 6 secondo il numero delle identiche posizioni ottenute con una rotazione di 360°.

3. Il centro di simmetria: a ogni faccia del cristallo corrisponde una faccia parallela, invertita con una rotazione di 180° attorno a questo centro.
Se si combinano questi elementi di simmetria e li si ordina, si ottengono 32 classi di simmetria per tutti i cristalli; si possono raggruppare queste classi, a seconda delle loro caratteristiche comuni, in 7 sistemi cristallini.
Gli assi coordinati, tridimensionali, permettono di determinare con esattezza la posizione di ogni faccia cristallina.

É il sistema triclino che possiede il minor numero di elementi di simmetria: in ordine crescente vengono poi i sistemi monoclino, rombico, tetragonale, trigonale, esagonale e monometrico.
(Ogni specie minerale appartiene a una sola classe di simmetria, quindi possiede un solo tipo di reticolo cristallino, che è caratteristico. Invece, certi minerali che hanno la medesima composizione chimica, ma origine differente, possono cristallizzare in due o più classi di simmetria diverse: è quello che si chiama polimorfismo.

Ecco alcuni esempi di forme polimorfe: il diamante e la grafite; la calcite e l'aragonite; la pirite e la marcasite; il quarzo, la tridimite e la cristobalite; il rutilo, l'anatasio (od ottaedrite) e la brookite.


I due disegni si riferiscono al reticolo cristallino del salgemma.
La forma cubica della "cella elementeare" si trasferisce anche ai cristalli del minerale

SISTEMI DEL CRISTALLO

Tutte le forme cristalline si lasciano raggruppare in 7 sistemi cristallini (cubico, tetragonale, esagonale, trigonale, rombico, monoclino, triclino).
Elementi distintivi di questi sistemi sono gli assi cristallografici e gli angoli formati dagli assi.


Sistema cubico (o monometrico)

Tutti i tre assi sono di uguale lunghezza e in posizione perpendicolare tra loro. 
Forme cristalline tipiche sono: cubo, ottaedro, rombododecaedro, pentagonododecaedro, icositetraedro, esacisottaedro.


Sistema tetragonale

I tre assi sono in posizione perpendicolare tra loro; due hanno la stessa lunghezza e giacciono su un piano, il terzo (asse principale) è più lungo o più corto. 
Forme cristalline tipiche sono: prismi, piramidi tetragonali, trapezoedri e bipiramidi.


Sistema esagonale

Tre dei quattro assi giacciono su un piano, sono di uguale lunghezza e si intersecano con angoli di 120°; il quarto asse, di misura diversa dai precedenti, è perpendicolare rispetto agli altri. Assi e angoli compresi, cosi disposti, corrispondono al sistema precedente, ma sono diversi gli elementi di simmetria. 
Forme cristalline tipiche sono: prismi a tre facce, piramidi, romboedri e scalenoedri.


Sistema rombico (od ortorombico)

E' caratterizzato da tre assi di lunghezza diversa perpendicolari tra loro.
Forme cristalline tipiche sono: pinacoidi basali, prismi rombici, piramidi e bipiramidi rombiche.



Sistema monoclino

Di tre assi di lunghezza diversa, due sono perpendicolari tra loro, il terzo giace in posizione obliqua. 
Forme cristalline tipiche sono: pinacoidi, prismi con facce terminali inclinate.


Sistema triclino

Tutti e tre gli assi sono di lunghezza diversa e si intersecano con angoli diversi da 90°. 
Forme cristalline tipiche sono i pedion.





ORDINE ALFABETICO DI TUTTI I MINERALI
A - B - C - D - E - F - G - H - I - J - K - L - M - N - O - P - Q - R - S - T - U - V - W - X - Z

LE VARIETA' di MINERALI (The variety of minerals)

AMETISTA - Una varietà di quarzo

LE SPECIE MINERALI 

La crosta terrestre è costituita da rocce differenti i cui componenti sono i minerali. Questi sono per la maggior parte delle combinazioni di più elementi chimici; alcuni, tuttavia, non ne contengono che uno, come il rame, l'oro, lo zolfo o il carbonio (quest'ultimo, ad esempio, sì presenta in due forme: il diamante e la grafite).

Il più diffuso dei minerali, il quarzo, è formato da silice (SiO2), combinazione di silicio e di ossigeno.

In numerosi minerali parecchi elementi si combinano formando dei composti complicati. Si tratta per la maggior parte di combinazioni inorganiche e solamente in alcune eccezioni si trova un'origine organica: è il caso, ad esempio, dell'ambra, una resina fossile, e della whewellite, un ossalato di calcio.

Esistono in natura circa 3000 specie minerali, composte da 92 elementi chimici (dall'idrogeno all'uranio), ma solo un piccolissimo numero di esse si trova molto di frequente, circa 40 o 50: sono ad esempio il quarzo, i feldspati, le miche, i pirosseni, gli anfiboli, l'olivina.
Questi minerali costituiscono la maggior parte delle diverse rocce, e perciò sono chiamati "minerali delle rocce".


LA CLASSIFICAZIONE DEI MINERALI

In mineralogia, come in ogni scienza naturale, è indispensabile adottare un sistema di classificazione per collegare in modo logico tutte le varietà dei minerali. È un compito relativamente facile, poiché si tratta dì classificare 3000 specie, quando in biologia la sistematica deve raggruppare decine di migliaia di specie repertoriate.
Ci si basa sulla composizione chimica dei minerali, sulla simmetria del loro reticolo cristallino, sulla finezza della loro struttura.
È su questi semplici principi che sono classificate tutte le collezioni di minerali. Si inizia con la specie la cui composizione chimica è la più semplice, cioè con gli elementi che da soli formano dei minerali: seguono poi quelli i cui legami chimici sono più complicati, giustapponendo i derivati affini.

Ne risulta una classificazione articolata in 9 classi naturali la cui importanza, secondo il numero di specie di ogni classe, è molto variabile:

I - Elementi nativi

ll - Solfuri (con seleniuri, tellururi, arseniuri, antimoniuri e bismuturi)

lll - Alogenuri

IV - Ossidi e idrossidi

V - Carbonati (con nitrati e borati)

Vl - Solfati (con molibdati, cromati e wolframati)

Vll - (con arseniati e vanadati)

Vlll - Silicati

lX - Sostanze organiche.



Azurite e malachite 

MINERALI DI ORIGINE MAGMATICA E IDROTERMALE

I minerali si formano, si accrescono e si trasformano. La maggior parte di essi si originò e si origina ancor oggi nelle zone profonde della terra, dove si trovano altre pressioni (migliaia di atmosfere) ed elevate temperature (da 900 a 1300° C). E là che si trova la massa silicatica, fluida e bollente che si chiama magma.
Una parte di questo magma, in seguito a movimenti della crosta terrestre, risale attraverso alcune spaccature negli strati meno profondi, quindi meno caldi, della crosta e cristallizza a poco a poco formando degli ammassi di rocce plutoniche.
I magmi sono delle miscele di ossidi e di silicati fusi, più o meno saturi di gas e di vapore acqueo, percorsi da diverse correnti che li mantengono in movimento.
Man mano che il magma incandescente, formatosi sotto alte pressioni, arriva negli strati più elevati e più freddi della crosta terrestre, la sua temperatura diminuisce. I primi minerali cristallizzano in quel momento, poi il loro numero va aumentando; i meno densi tra i minerali cristallizzati in questo primo stadio rimangono negli strati superiori, i più pesanti affondano lentamente. Questo meccanismo porta a una differenziazione magmatica e può tradursi in un arricchimento locale in certi minerali; così si sono formati, ad esempio, alcuni giacimenti di magnetite e di cromite.
Nel successivo stadio della cristallizzazione, i cristalli si accrescono a partire da germi multipli che si formano nella massa magmatica: questo stadio proseguirà finché il magma non si sarà solidificato.
Nello stadio finale della cristallizzazione non rimane altro che un residuo magmatico arricchito da elementi volatili, gas e vapor acqueo che non si sono combinati nelle fasi cristalline fin là formatesi; questo residuo, più fluido, sufficientemente lontano dal magma originario, forma ora la pegmatite, nella quale si concentrano alcuni minerali come la mica, la tormalina, il berillo, certi minerali ricchi in terre rare, accompagnati talvolta da minerali di stagno o di tungsteno.
Una parte dei gas e del vapore acqueo può rimanere racchiusa nelle rocce e, come le bolle d'aria in una pagnotte, può lasciarvi delle cavità a forma di mandorla che talvolta si trovano nei melafiri; successivamente queste cavità possono riempirsi di quarzo, di agata o di calcedonio.
Ma la maggior parte dei gas e del vapor acqueo sfugge generalmente fino in superficie attraverso le spaccature e le fessure delle rocce.
Le soluzioni, raffreddandosi, depositano sulle pareti delle fessure nuovi minerali. In questo stadio, detto idrotermale, si possono osservare minerali di tutti i tipi, accompagnati da quarzo o da calcite; se alcuni elementi metallici si depositano nello stesso tempo, i filoni così formatisi sono metalliferi.
In prossimità della superficie terrestre, il vapor acqueo si condensa in un'acqua ancora ricca di sostanze minerali, e se si mescola con acque superficiali sgorga sotto forma di sorgenti termali. Da queste acque calde o fredde si separano ancora diversi minerali come, ad esempio, l'aragonite e la geyserite.
Se queste soluzioni e questi gas passano entro spaccature di rocce sedimentarie come il calcare, ne sciolgono una parte, ridepositando altrove dei minerali ricristallizzati, secondari (ad esempio la siderite, che è un carbonati di ferro).



Spinello

MINERALI FORMATI PER ALTERAZIONE

Minerali e rocce sono sottoposti sulla superficie terrestre all'azione degli agenti esogeni: questa alterazione è molto lenta ma continua.
Le variazioni di temperatura e l'azione del gelo disgregano meccanicamente le rocce; l'ossigeno atmosferico, I'anidride carbonica e l'acqua agiscono chimicamente; si aggiunga inoltre la degradazione ad opera di processi biologici.
L'alterazione degli agenti esogeni può portare a profonde trasformazioni dei minerali; i feldspati si trasformano in caolino, l'olivina si altera in serpentino, la dorata pirite in bruna limonite, per non citare che qualche esempio.
L'alterazione della pirite può liberare anche dell'acido solforico che agisce con ciò che lo circonda e trasforma il calcare in gesso e può formare tutta una serie di altri solfati; I'opale si forma allo stesso modo.
Da un minerale come la calcopirite, solfuro di ferro e di rame, ad esempio, deriva per alterazione tutta una serie di minerali secondari, come la malachite, I'azzurrite o la limonite.


   
FORMAZIONE CHIMICO-SEDIMENTARIA

Diversi minerali provengono dal mare sia per evaporazione dell'acqua sia per variazione della sua composizione chimica; è in questo modo che si formano i giacimenti di salgemma e di silvite, così come i depositi di gesso, di calcare e alcuni minerali di ferro come la chamosite.


ROCCE MINERALI DI ORIGINE BIOLOGICA

Gli esseri viventi non compiono solo un'azione distruttiva sui minerali e sulle rocce. Essi permettono anche alle sostanze disciolte nell'acqua di formare dei nuovi minerali: gli isolotti corallini e grandi masse calcaree sono così "prodotti" da esseri viventi.
Da tutta una serie di organismi nascono dei nuovi minerali che, dopo la loro morte, sono distrutti e trasformati. Così si sono formati alcuni giacimenti di fosforite; allo stesso modo, lo zolfo, il salnitro, la pirite, la marcasite possono essere di natura biologica.


FORMAZIONE METAMORFICA

Quando il magma fuso risale negli strati superficiali della crosta terrestre, li riscalda, talvolta li comprime e trasmette loro alcuni elementi chimici particolarmente volatili che ne sfuggono.
L'aspetto delle rocce sedimentarie attraversate allora si modifica, così come si modificano le loro proprietà chimiche e fisiche.
È in questo modo, con un metamorfismo di contatto, che si formano alcuni nuovi minerali, come parecchie miche, alcuni granati, l'andalusite ecc.
Si può co
ncludere affermando che un minerale si forma in modi diversi sotto certe condizioni. Un minerale si trova in natura raramente da solo, ma quasi sempre accompagnato da altri, i "minerali associati".
Viene chiamata paragenesi una simile associazione di minerali; la sua formazione è regolata da leggi precise la cui conoscenza condiziona la spiegazione della formazione del minerale, cosi come permette di prevedere il rinvenimento di minerali associati in prossimità del minerale che si è trovalo.



Pirite

ORDINE ALFABETICO DI TUTTI I MINERALI
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