Lez 14 2013. Fillosilicati Dimensionalità 2 Fillosilicati I Fillosilicati si possono raggruppare in due grandi gruppi A e B A) gruppo costituito da numerosi.

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1 Lez 14 2013

2 Fillosilicati Dimensionalità 2

3 Fillosilicati I Fillosilicati si possono raggruppare in due grandi gruppi A e B A) gruppo costituito da numerosi e importanti minerali quali miche e minerali argillosi, è caratterizzato da strati di anelli esagonali di tetraedri, nel cui centro sono posizionati i gruppi ossidrili parzialmente sostituiti da fluoro. B) gruppo costituito da rari minerali caratterizzati da strati di anelli ottagonali e quadrati di tetraedri.

4 Fillosilicati: in 2 gruppi [Z 2 O 5 ] Rari minerali [Z 2 O 5 (OH)] OH

5 I Fillosilicati Nei fillosilicati del gruppo A, gli strati T si saldano con strati ottaedrici che possono essere di tipo Brucitico Mg(OH) 2 (o triottaedrico; ogni ossigeno o gruppo OH è circondato da tre cationi) o di tipo gibbsitico Al(OH) 3 (o diottaedrico Ogni ossigeno o gruppo OH è circondato da 2 cationi). Presentano perfetta sfaldatura basale e abito lamellare o scaglioso. Teneri, Peso specifico relativamente basso. I tetraedri condividono tre ossigeni [Z 2 O 5 ] 2-

6 Strato ottaedrico nei fillosilicati

7 Strato tetraedrico ed ottaedrico nei fillosilicati

8 Strati tetraedrici, strato ottaedrico, interstrato nei fillosilicati

9 Gli strati Gli strati sono paralleli alla faccia basale (001) Lo spessore dei singoli strati è di 2,4Å 1. Strato tetraedrico  Z 2 O 5  2. Strato ottaedrico Mg(OH) 2 o Al(OH) 3 3. Interstrato Il periodo basale per la sequenza T-O è 7,2  7 Å Il periodo basale per la sequenza T-O-T è 9,6  10 Å

10 Schemi principali di costruzione di alcuni fillosilicati Kaolinite T-O gibsitico Serpentino T-O brucitico Pirofillite T-O gibsitico T Talco T-O brucitico –T

11 Kaolinite Al 2 (Si 2 O 5 )(OH) 4 Kaolinite Al 2 (Si 2 O 5 )(OH) 4 ha simmetria triclina pediale, al microscopio elettronico i cristalli sono tabulari. Durezza 2-2,5, D 2,6- 2,7. Fra i minerali argillosi è molto comune si deposita da soluzioni idrotermali, ma è anche il prodotto di alterazione a pH <7 di feldspati

12 Kaolinite Al 2 (Si 2 O 5 )(OH) 4

13 Serpentino Mg 3 (Si 2 O 5 )(OH) 4 Serpentino Mg 3 (Si 2 O 5 )(OH) 4 : Polimorfi Crisotilo: gli strati formano dei cilindri cavi (amianto o asbesto fibre incombustibili e suscettibili di tessitura) [simm. rombica e monoclina] Antigorite: ha una morfologia piattta, scagliette [sim. monoclina] Lizardite: ha morfologia lamellare [sim rombica] Le diverse morfologie sono riconoscibili in microscopia elettronica

14 Serpentino Mg 3 (Si 2 O 5 )(OH) 4 Nel pacchetto T-O, poiché lo strato T ha dimensioni leggermente minori, i due strati non si sovrappongono perfettamente. Nei vari polimorfi pertanto si hanno “artifici “ vari Esempio nel crisotilo si ha una disposizione curva degli strati secondo cilindri cavi allungati secondo l’asse a

15 Serpentino Il serpentino è un comune prodotto di trasformazione dell’olivina ed è il costituente delle serpentiniti o rocce verdi dovute all’autometasomatismo di una peridotite.

16 Serpentino crisotilo antigorite lizardite

17 Pirofillite e talco La sequenza TOT caratterizza la pirofillite Al 4 [Si 8 O 20 ](OH) 4 (diottaedrica) e il talco (triottaedrico) Mg 6 [Si 8 O 20 ](OH) 4 Sono minerali metamorfici che si presentano in aggregati lamellari squamosi, untuosi al tatto con perfetta sfaldatura basale con durezza di 1,5 e 1 rispettivamente, D 2,6-2,9 colore dal bianco argento al verdolino

18 pirofillite

19 Pirofillite e talco La pirofillite non è comune e si forma per alterazione idrotermale dei feldspati o della muscovite, si rinviene in rocce metamorfiche ricche di Al; Il talco più diffuso è costituente dei talcoscisti che si formano per alterazione idrotermale di rocce ultrabasiche che contengono olivina e per metamorfismo termico di dolomie

20 Minerali argillosi Sono i costituenti essenziali delle argille e delle argilliti ( roccia sedimentaria detritica diagenizzata ) I cristalli hanno le dimensioni del  Presentano quindi superfici enormemente grandi che comportano notevoli attività chimiche di assorbimento di molecole d’acqua e di scambio di cationi

21 Minerali argillosi Forte contenuto in acqua anche strutturalmente legata; la loro presenza conferisce plasticità alla roccia I prodotti disidratati sono refrattari, proprietà importante alla base dell’industria laterizia e ceramica Sono classificati con le indagini con i raggi-X in base al periodo basale e alle sue variazioni dopo trattamenti termici e chimici

22 Classificazione I minerali argillosi possono essere suddivisi in 4 gruppi principali: a due strati; a tre strati, a quattro strati, a strati misti. a due strati: T-O kaolinte Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4, cristallizza da soluzioni idrotermali; halloisite Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4. 2H 2 O genesi idrotermale; Gruppo del serpentino Mg 3 (Si 2 O 5 ) (OH) 4

23 Minerali argillosi a tre strati a tre strati :T-O-T illite si presenta in masse irregolari. È il costituente prevalente delle argilliti e spesso si confonde con la muscovite. Si origina per alterazione in ambiente alcalino dei feldspati o per trasformazione di altri minerali argillosi durante la diagenesi in ambienti marini;

24 Minerali argillosi a tre strati Gruppo delle montmorilloniti (smectiti) Presentano capacità di scambio cationico; capacità di espandere il periodo basale ( es per trattamento con glicol etilenico il periodo diviene 17Å) Vermiculite presenta notevoli quantità d’acqua e se viene riscaldata si ha un’espulsione rapida di tali molecole con la formazione della vermiculite espansa con caratteristiche isolanti

25 Minerali argillosi a quattro strati Aquattro strati: le cloriti (Mg,Fe,Al) 12 (Si,Al) 8 O 20 (OH) 16 con periodo basale 14 Å, sono un importante gruppo di minerali presenti nelle rocce anche non argillose. Si presentano in minutissimi aggregati di colore verde e se ossidate di colore bruno o in lamelle di notevoli dimensioni. Sono minerali femici di bassa T presenti in rocce metamorfiche di basso grado e in rocce sedimentarie clastiche. Nelle rocce magmatiche sono presenti come minerali secondari derivate dall’alterazione idrotermale o superficiale

26 Minerali argillosi a strati misti Si dividono in regolari e irregolari a seconda del modo di ripetizione dei pacchetti costitutivi. Sono diffusi nelle rocce sedimentarie

27 Miche Importantissimo gruppo di minerali T-O-T con formula WY 2-3 Z 4 O 10 (OH) 2 dove Sito W occupato da un grosso catione a coordinazione 12 (K, Na, Ca, Ba) Sito Y occupato da cationi a coordinazione 6 (Mg, Fe”, Al) Sito Z occupato da cationi a coordinazione 4 Si, Al Lo strato T forma maglie esagonali nel cui centro è situato un ossidrile Presentano il fenomeno del politipismo ovvero diverse modalità di successione degli strati (asse z). Smith e Yoder 1956 hanno indicato 6 tipi standard ideali di politipi

28 Classificazione delle miche A) alcaline diottaedriche: W occupato da K o Na es muscovite K 2 Al 4 (Si 6 Al 2 O 20 )(OH) 4, paragonite Na 2 Al 4 (Si 6 Al 2 O 20 )(OH) 4

29 Classificazione delle miche B) alcaline triottaedriche: W occupato solo da K es. biotite K(Mg,Fe) 3 (Si 3 Al)O 10 (OH) 2 flogopite K 2 Al 4 (Si 6 Al 2 O 20 )(OH) 4, lepidolite K 2 Al 4 (Si 6 Al 2 O 20 )(OH) 4, zinnwaldite K 2 Al 4 (Si 6 Al 2 O 20 )(OH) 4,

30 Classificazione delle miche C) calciche: dette anche miche fragili es margarite, clintonite

31 Miche e rocce Muscovite: presente in rocce metamorfiche micascisti e gneiss, rocce intrusive acide graniti, rocce sedimentarie clastiche per la sua resistenza all’alterazione Biotite: diffusissima in rocce metamorfiche scisti e gneiss, rocce eruttive con termini magnesiaci nelle rocce basiche e ferrosi nelle rocce acide

32 Flogopite: prodotto di metamorfismo regionale e termico su calcari magnesiaci e dolomie, è presente nelle kimberliti (rocce eruttive) Lepidolite, Zinnwaldite: piuttosto rare presenti nelle pegmatiti Margarite: rara, presenti nei depositi metamorfici di smeriglio