Lez 12 2013

NESOSILICATI Dimensionalità 0 Strutture generalmente compatte che determinano relativamente alti valori dei Pesi Specifici e Durezze L’abito cristallino tende ad essere equidimensionale Non è presente una sfaldatura evidente

SILICATI Nesosilicati Gruppo delle olivine

I minerali del gruppo delle olivine cristallizzano con simm I minerali del gruppo delle olivine cristallizzano con simm. Rombica I Tetraedri sono essenzialmente occupati dal catione Si4+ gli ottaedri sono occupati da ioni bivalenti Mg, Fe, Mn, Ca (raramente) I termini puri formano miscele isomorfe

Termini “puri” Forsterite Mg2 [SiO4] Fajalite Fe2 [SiO4] Tefroite Mn2 [SiO4] Ca-olivina Ca2 [SiO4] Monticellite CaMg [SiO4] Glaucocroite CaMn [SiO4] Kirschteinite CaFe [SiO4]

I cristalli mostrano combinazioni di prismi e pinacoidi, La densità varia da 3,222 a 4,394 gcm-3; durezza 6 ½ -7 colore verde-giallo,verde oliva, giallo bruno forsterite a0 4,75 b0 10,20 c0 5,98 Å fajalite a0 4,82 b0 10,48 c0 6,09 Å

Diagramma miscele isomorfe

Diagramma triangolare

Siti strutturali

Siti strutturali nelle olivine Si distinguono due tipi di tetraedri T1 e T2 diversamente orientati e due tipi di ottaedri M1 leggermente appiattiti e M2 più regolari Fe2+ (0.74Å) rispetto al Mg 2+ (0.67 Å) mostra una lieve preferenza per il sito M1 anche se più piccolo Se nella struttura è presente del Ca, questo va in M2 Nel caso della Monticellite CaMg [SiO4] il Ca va tutto in M2 e il Mg in M1

Richiamo ******** Distribuzione degli elementi nel corso della cristallizzazione magmatica (Goldschimidt) Esempi Se due ioni hanno raggi simili e la stessa carica lo ione più piccolo entrerà più facilmente in un dato reticolo cristallino pertanto lo ione di dimensioni maggiori si concentrerà nelle frazioni di più bassa temperatura Le prime olivine che cristallizzano sono più ricche in Mg (0.67 Å) che non in Fe (0.74Å)

Siti e condizioni chimico-fisiche Le dimensioni degli ottaedri presentano variazioni al variare della T, P e ambiente chimico Le dimensioni dei tetaedri, invece, restano costanti Ciò determina la formazione di fasi polimorfe es. a P elevatissime l’olivinaα (D 3.2-4.4 gcm-3) si trasforma in olivina β e olivina γ che mostrano un impacchettamento cubico compatto con D>10%

Olivina e densità Variazione nelle velocità delle onde sismiche nel mantello Si ritiene che l’olivina sia il costituente principale del mantello superiore e si trasformi in fasi tipo spinello nel mantello inferiore 1000° 100-120 kbar

Rocce contenenti olivina L’olivina è uno dei costituenti principali di rocce ultrabasiche quali dunite e peridotite [Fo96-87] È presente in gabbri e basalti detti appunto olivinici [Fo80-60] , nelle basaniti (rocce a feldspatoidi) È presente come accessorio in andesiti, trachiti, sieniti Mg2 [SiO4] e CaMg [SiO4] monticellite possono formarsi in calcari e dolomie termometamorfosate come ad es. nei proietti del Vesuvio e vulcani laziali È presente anche in molte meteoriti condritiche

ortonolite (Fe,Mg)2 SiO4] fajalite Fe2 SiO4] 41,85 32,47 30,09 TiO2 0,07 0,34   Al2O3 0,02 Fe2O3 0,18 FeO 2,05 53,14 69,42 MnO 0,21 0,73 0,28 MgO 56,17 13,22 0,91 CaO 0,08 100,35 100,1 100,78 Si 0,988 0,997 1,003 Al 0,001 Ti 0,002   1,000 0,005 Fe3+ 0,004 Mg 1,976 0,602 0,046 Fe2+ 0,04 1,363 1,937 Mn 0,018 0,008 Ca 0,003 2,02 1,992 1,994 forsterite Mg2SiO4] ortonolite (Fe,Mg)2 SiO4] fajalite Fe2 SiO4]

Olivine (olivina nota anche come peridoto) Miscele isomorfe in tutte le proporzioni. In particolare i nomi di forsterite e fayalite si riferiscono rispettivamente a Mg2SiO4 ed Fe2SiO4 ma anche alle olivine con composizione: Fo90 Fa10 ; Fo10 Fa90 Come elementi in tracce sono presenti Ni, Co e Cr2+ in particolare nelle olivine magnesiache Il Cr è presente come Cr2+ Cr 3+; scarsa presenza in relazione allo stato di ossidazione del sistema La presenza di Fe3+ indice di alterazione Nelle olivine può essere presente il Ca < 0.72% Rara presenza di P5+ (400ppm) il bilanciamento viene mantenuto tramite vacanze nei siti ottaedrici

Morfologia olivina Le olivine presentano numerosi abiti: tabulare, aciculare, dendritico, che sono da correlare a presunte velocità di raffreddamento del liquido nel corso della cristallizzazione. Olivine allungate e dendritiche sono tipiche di molte lave ultrabasiche (komatiti)

Proprietà fisiche – composizione chimica

Costanti cristallografiche - composizione chimica I parametri della cella variano linearmente con la composizione pertanto si può facilmente determinare dai dati diffrattometrici.

Olivina in sezione sottile I minerali sono in grado di modificarsi in risposta a variazioni del contesto geologico in cui si sono formati Olivina in sezione sottile

Alterazione dell’olivina L’olivina è molto sensibile all’alterazione idrotermale, all’alterazione superficiale, al metamorfismo di basso grado. I prodotti di alterazione sono vari e includono: serpentino (fillosilicato), clorite (fillosilicato), iddingsite [miscela marrone rossiccia formata da smectite, goethite FeO(OH), ematite Fe2O3] Il meccanismo di alterazione prevede la diffusione di ioni H nella struttura che si legano agli O liberando dai siti Mg e Fe

Serpentinizzazione La Serpentinizzazione è la forma più diffusa di alterazione dell’olivina. I principali prodotti di alterazione delle olivine ricche in Mg sono i tre polimorfi del serpentino: lizardite, crisotilo e antigorite A questi si associano brucite, talco e carbonati

La serpentinizzazione può essere espressa dalle reazioni 2Mg2SiO4 + 3H2O = Mg3Si2O5(OH)4 + Mg(OH)2 3Mg2SiO4 + 4H2O + SiO2 = 2Mg3Si2O5(OH)4 Pressione 2- 6 kbar 375 - 425 °C (1a reaz) Il serpentino è il costituente fondamentale della serpentina una delle rocce verdi formata per autometasomatismo della peridotite (roccia ultrafemica costituita da olivina pirosseno rombico e monoclino )

2Mg3Si2O5(OH)4 + 3CO2  Mg3Si4O10(OH)2 + 3MgCO3 + 3H2O Se nel sistema c’è presenza di CO2 si possono formare talco e magnesite 2Mg3Si2O5(OH)4 + 3CO2  Mg3Si4O10(OH)2 + 3MgCO3 + 3H2O magnesite talco

Varietà La varietà trasparente e limpida di colore giallo-oro è detta crisolito ed è usata come gemma