Slides 16 2014-2015.

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2 Concetti generali mineralogia sistematica
- Criterio di classificazione. Esempi di criteri: chimici, strutturali, genetici, giaciturali, utilità ecc [Fe3O4 magnetite: può essere presente a) in grandi accumuli; b) minerale accessorio rocce eruttive, metamorfiche alcune sedimentarie; SiO2 ossido o silicato?] - ogni classificazione dei minerali ha un elemento di arbitrarietà Indispensabile per l’ordinamento dei minerali è stabilire un criterio di classificazione. Per botanica e zoologia è un criterio guida le relazioni filogenetiche

3 Classificazioni 1) classificazione su basi chimiche 1758 Cronstedt
2) classificazione su basi chimiche 1824 Berzelius [la suddivisione in classi è sulla base dell’anione o gruppo anionico dominante] 3) classificazione su basi chimiche 1854 Dana 4) classificazione su basi chimiche 1921 Groth e Mieleitner ) classificazione su basi strutturali 1931 Ewald e Herman

4 Classificazioni La classificazione del Berzelius è quella che sarà più seguita per i seguenti motivi: 1) i minerali che hanno lo stesso anione o gruppo anionico dominante hanno caratteristiche simili fra loro rispetto a quelle condivise da minerali che hanno in comune uno stesso catione dominante, 2) i minerali che hanno lo stesso anione o gruppo anionico dominante tendono a comparire insieme nello stesso ambiente geologici o in ambienti simili (es i solfuri si trovano generalmente in associazione, 3) questo schema classificativo è in buon accordo con la classificazione adottata dalla chimica inorganica

5 Limiti classificazione solo chimica o solo strutturale
Na[AlSiO4] nefelina classificata insieme a Mg2[SiO4] fosterite ortosilicati K[AlSi2O6] leucite classificata insieme a Ca[MgS2O6] diopside disilicati NaCl salgemma, PbS galena, MgO periclasio classificati insieme in base alla struttura

6 Classificazioni 1941 Hugo Strunz ( ) cercò di combinare il criterio chimico con quello strutturale Oggi la maggior parte delle classificazioni si basano sulla combinazioni di criteri strutturali e chimici Seguiremo essenzialmente la classificazione proposta da Hugo Strunz 1970

7 Le classi Sono state individuate 10 classi
1a : elementi nativi, carburi, nitruri, fosfuri, leghe 2a : solfuri, seleniuri, tellururi, arseniuri, solfosali 3a : alogenuri ed alogenosali 4a : ossidi e idrossidi 5a :carbonati, nitrati, arseniti, seleniti, telluriti, iodati 6a : borati 7a : solfati, tellurati, cromati, molibdati, wolframati 8a : fosfati, arseniati, vanadati 9a : silicati 10a :composti organici

8 10a classe : composti organici
Piccolo gruppo di sostanze a) Sali di acidi organici b) Idrocarburi altre sostanze organiche Dominano gli ossalati [C2O4]-2 Whewellite Ca(C2O4). H2O (presente in depositi di carbon fossile; genesi idrotermale vene metallifere; presente anche nelle incrostazioni dei marmi del Colosseo) Weddellite Ca(C2O4). 2H2O principali costituenti dei calcoli urinari

9 10a classe :composti organici
b) Idrocarburi altre sostanze organiche Evenkite C24H50 cristalli euedrali di 1cm Hartite C20H34 (in druse di lignite del Valdarno) Simonellite C19H24 (nella lignite di Montepulciano Siena) La lignite è un carbon fossile originatosi da foreste del secondario e del terziario. Ha un'umidità relativa piuttosto elevata, mediamente superiore al 21% e la sua carbonificazione non è mai del tutto completa, ciò ne fa un combustibile di limitato pregio.

10 Classificazioni Le classi sono suddivise in famiglie sulla base del chimismo e può essere suddivisa ulteriormente in gruppi per somiglianza strutturale. Il gruppo può essere suddiviso in serie

11 minerali crosta terrestre ~ 90%
Silicati ~ 500 specie I minerali fondamentali costituenti le rocce sono usati per la loro classificazione Importanti anche i carbonati quali calcite e dolomite

12 Genesi La genesi dei minerali si identifica con quella della rocce che li contiene: magmatica, sedimentaria metamorfica. Genesi dei silicati Genesi magmatica: stadio ortomagmatico: olivine, pirox, anfiboli, miche, feldspati, feldspatoidi, quarzo; stadio pegmatitico-pneumatolitico: spodumene, berillo, tormalina, topazio, zircone, ortite; stadio idroternale: zeoliti, minerali argillosi, opale

13 Genesi Genesi sedimentaria: minerali argillosi, zeoliti, alcuni feldspati, opale e quarzo. Genesi metamorfica: granati, Cianite, sillimanite, andalusite, wollastonite, epidoti (vesuvianite), talco, pirofillite. Genesi magmatica e sedimentaria: processi formativi Genesi metamorfica: processi trasformativi

14 Prime classificazioni dei silicati
Classificazione basata su caratteristiche Fisiche come sfaldatura e forma cristallina. Verso il 1930 Machatschki e Bragg proposero una classificazione basata sulla modalità di concatenamento dei tetraedri. Esistono classificazioni alternative Liebau (1985), Zoltai (1960)

15 Classificazione dei silicati 7a classe
nesosilicati Granati ciclosilicati Berillo Sorosilicati Vesuvianite:

16 Inosilicati Tectosilicati Fillosilicati Wollastonite quarzo Mica
leucite

17 Il tetraedro: unità fondamentale sulla quale si basano le strutture di tutti i silicati
[SiO4]4-

18 Classificazione dei silicati
Nesosilicati (nesos), sorosilicati (soros), ciclosilicati (kyklos), dimensionalità 0 Inosilicati (inos), dimensionalità 1 Fillosilicati (phyllon), dimensionalità 2 Tectosilicati (tecton), dimensionalità 3

19 Nesosilicati [SiO4] -4 Olivine, Granati, Zircone, Thorite ThSiO4, Cianite e Andalusite Al2O(SiO4)

20 Sorosilicati [Si2O7] -6 Emiforfite Zn4(Si2O7)(OH)2 H2O
Lawsonite CaAl2 (Si2O7)(OH)2 H2O

21 Epidoti X2Y3 (ZO4)(Z2O7)(O,OH) 2 X = Ca, Ce, La REE
Y = Al, Fe 3+, Mn 3+, Fe 2+ Z = Si (essenzialmente) Clinozoisite, Pistacite, Piemontite, Ortite o Allanite Formano miscele isomorfe Presenti in rocce metamorfiche

22 Ciclosilicati [Si3O9]-6 Benitoite BaTiSi3O9 Cordierite – indialitie
(Mg,Fe)2Al2Si(Si4Al2O18) Berillo Al2Be3(Si6O18) Tormalina Dioptasio Cu6(Si6O18) [Si6O18]-12 [Si4O12]-8

23 Neso soro ciclo

24 Energia di legame L’energia totale di legame di Si 4+ è distribuita in
parti uguali fra i quattro ossigeni vicini. La forza di legame di ogni singolo legame Si-O è esattamente uguale alla metà dell’energia totale di legame disponibile nello ione ossigeno. Ogni ione O2- ha la potenzialità di legarsi ad un altro ione silicio e partecipare ad un altro gruppo tetraedrico collegando i gruppi tetraedrici tramite ossigeni condivisi (ossigeni ponte).

25 Polimerizzazione Il collegamento tra tetraedri è spesso definito
polimerizzazione e questa capacità di polimerizzare è all’origine della grande varietà delle strutture dei silicati.

26 Inosilicati La struttura presenta catene semplici in cui i tetraedri condividono due dei quattro ossigeni di ciascun tetraedro La struttura presenta catene doppie in cui metà dei tetraedri condividono tre dei quattro ossigeni e l’altra metà condivide due ossigeni di ciascun tetraedro.

27 Inosilicati a catena semplice
[Si2O6] -4 Pirossenoidi

28 Inosilicati a catena doppia
[Si4O11]-6

29 Inosilicati a catena semplice e a catena doppia

30 Fillosilicati [Si4O10] -4

31 Fillosilicati

32 Tectosilicati La crosta terrestre è costituita per il 64% da minerali la cui struttura consiste di una impalcatura tridimensionsle di tetraedri SiO4 collegati per tutti i vertici Questi minerali appartengono alla classe dei tectosilicati

33 Tectosilicati [(Si,Al)O2] -x Feldspati feldspatoidi Zeoliti
Minerali della silice

34 Un’impalcatura di SiO2 che non contiene altre unità strutturali è elettricamente neutra.
Vi sono almeno 9 differenti modalità con le quali si può costruire una impalcatura di questo tipo. Queste modalità di disposizione geometrica corrispondono ai 9 polimorfi del composto SiO2 di cui uno sintetico.

35 P.s I.R.medio Stishovite Tetragonale Coesite monoclino Quarzo- esagonale Quarzo- esagonale Keatite (sint) tetragonale Tridimite-  monoclino Tridimite-  esagonale Cristobalite- tetragonale Cristobalite- cubico

36 Ogni polimorfo ha il suo gruppo spaziale, e specifiche dimensioni della cella elementare.
Quale fra i polimorfi sia stabile è determinato principalmente da considerazioni energetiche. Le forme di T più elevata con grande energia reticolare presentano strutture più espanse e ciò si riflette nel peso specifico inferiore e nel minore indice di rifrazione Abbiamo inoltre due sostanze essenzialmente amorfe la lechatelierite un vetro di silice di composizione variabile e l’opale SiO2nH2O con una struttura localmente ordinata costituita da sfere di silice e un contenuto di H2O molto variabile

37 Tectosilicati

38 Minerali e Rocce I minerali sono i costituenti delle rocce insieme a sostanze amorfe (es vetro vulcanico) I minerali presenti nelle rocce si dividono in essenziali, accessori, accidentali Quarzo % Alcalifeldspati % Plagioclasi % Pirox, Anf, Ol % Biotite 3-5 % altri %

39 Minerali Accessori <1-5% Magnetite, ilmenite (FeTiO3), ematite αFe2O3, Titanite CaTi[SiO4] (O,OH,F), Rutilo, Zircone, Monazite, apatite Ca5(PO4)(OH,F,Cl), Granati,Epidoti, Ortite, Fluorite,Calcite o altri Carbonati, Spinelli, Cromite (FeCr2O4)

40 Minerali primari e minerali secondari
Sono detti minerali primari quelli che si formano direttamente dal magma Sono detti minerali secondari quelli che si formano per alterazione dei minerali primari in condizioni postmagmatiche e/o dal vetro vulcanico (es zeoliti) I minerali secondari indicano che si sono verificate fenomenologie postmagmatiche (autometamorfiche, autometasomatiche, ecc) e idrotermali sulla roccia già consolidata. I fenomeni postmagmatici possono essere così intensi da cancellare la paragenesi primaria [associazione di minerali in equilibrio formatisi durante un evento petrogenerico]