Petrologia/Petrografia

Studio di: composizione, tessitura, struttura,

condizioni genetiche delle rocce

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GeochimicaStudio delle

abbondanze e della distribuzione degli

elementi chimici nei materiali terrestri

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Scienze della TerraScienze della Terra

Geologia StrutturaleStudio della

deformazione delle rocce a piccola e

grande scala

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grande scala

GeofisicaStudio della configurazione

interna della Terra da un punto di vista fisico

(Calore interno della Terra, campo magnetico,

propagazione delle onde sismiche…)

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(Calore interno della Terra, campo magnetico,

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MineralogiaStudio delle proprietà

chimiche, fisiche e strutturali dei

minerali

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chimiche, fisiche e strutturali dei

minerali

Giacimenti minerariRicerca di depositi minerari e relativo

sfruttamento

Giacimenti minerariRicerca di depositi minerari e relativo

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Geologia ambientale

Studio dell’interazione tra minerali e sistemi

biologici.Studio dei

problemi dell’uso del territorio

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biologici.Studio dei

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geologia

La litosfera

dal greco: λίθος lithos : pietra + σφαίρα sfera,

"sfera di pietra".

La litosfera, con uno spessore medio di circa 100 Km, è un guscio solido esterno, molto sottile in rapporto alle dimensioni della Terra

La litosfera è composta da

➩crosta

➩ e mantello litosferico, separati dalla discontinuità di Mohorovicic

La crosta si divide in:

crosta continentale (spessa 30-60 Km, meno densa: 2,7 g/cm3)

Crosta oceanica (8-10 Km, più densa: 3,0 g/cm3)

Elementi più abbondanti nella crosta terrestrre

ELEMENTO  PERCENTUALE APPROSSIMATIVA IN MASSA

ossigeno O 46,6

silicio Si 27,7

alluminio Al 8,1

ferro Fe 5,0

calcio Ca 3,6

sodio Na 2,8

potassio K 2,6

magnesio Mg 2,1

La litosfera è studiata dalla GEOLOGIA

PETROGRAFIA ( studio delle rocce)

Che comprende

MINERALOGIA (studio dei minerali)

-Mineralogia studia la struttura, le proprietà fisiche e chimiche, l’origine la classificazione dei minerali

-Mineralogia studia la struttura, le proprietà fisiche e chimiche, l’origine la classificazione dei minerali

Lo studio dei minerali Lo studio dei minerali

Cristallografia si occupa - delle proprietà ottiche - e geometriche dei cristalli.

Cristallografia si occupa - delle proprietà ottiche - e geometriche dei cristalli.

•Gemmologia studia le proprietà fisiche e merceologiche delle pietre preziose.

•Gemmologia studia le proprietà fisiche e merceologiche delle pietre preziose.

•Giacimentologia studia l’origine, la distribuzione e la composizione mineralogica dei giacimenti.

•Giacimentologia studia l’origine, la distribuzione e la composizione mineralogica dei giacimenti.

Un minerale è:

• Un solido naturale• caratterizzato da:

- un elevato ordinamento a scala atomica

- ed una definita (ma non fissa) composizione chimica.• Si forma generalmente per processi inorganici.

Definiamo meglio…

(1) Solido – esclude i gas e i liquidi(2) Naturale – le versioni sintetiche delle sostanze naturali

(es.diamanti artificiali) sono artefatti(3) Elevato ordinamento a scala atomica – reticolo strutturale

interno di atomi (o ioni) disposti secondo un modello geometrico regolare (omogeneo periodico)

(4) Definita (ma non fissa) composizione chimica – la suacomposizione può essere espressa da una specifica formulachimica(5) Formato generalmente per processi inorganici – il“generalmente” permette di includere anche i composti diorigine organica che comunque soddisfano tutte le

caratteristiche richieste a un minerale (es. gusci di organismi)

minerale

I minerali sono sostanze naturali

Questa definizione include, come minerale, il ghiaccio, ma esclude:

NaCl

solide

che si formano attraverso processi inorganici.

sono caratterizzati da -proprietà fisiche omogenee,

- da una composizione chimica caratteristica (che può essere variabile solo entro certi limiti)

- e, soprattutto, dal fatto di possedere un'impalcatura di atomi (reticolo cristallino) che rimane fissa per ciascun minerale.

il carbone, il petrolio e il gas naturale.

L’ unica eccezione alla regola che un minerale deve essere solido è rappresentato dal mercurio nativo, che è liquido.

Naturale

Analizziamo ora, singolarmente, i punti della precedente definizione di minerale

• formato, in un particolare ambiente, esclusivamente per un processo di natura.

Qualunque cristallo ottenuto dall'uomo per evaporazione delle acque, o per sublimazione di un vapore, o per solidificazione da materia fusa

non è un minerale ma un artefatto.

solido

I solidi cristallini sono formati da un aggregato tridimensionale

• di ioni, • Atomi• o molecole

disposti nello spazio così da costituire un reticolo tridimensionale o cristallino.

Ai solidi amorfi non spetta alcuna struttura interna ordinata.

SiO2

Solidi amorfi o falsi solidi

Non presentano un punto di fusione,

all’aumentare della temperatura diminuisce la viscosità

Opale SiO2 + H2O

Formatosi naturalmente in seguito a processi

inorganici.

• Sebbene i costituenti di molti calcari, rocce silicee e depositi fosfatici stratificati abbiano un'origine organogena, vengono ugualmente considerati specie minerali.

omogeneo

• Il termine "omogeneo" implica che la struttura atomica fondamentale sia continua e costante nell'unità minerale,

• per esempio nei silicati il reticolo cristallino costituito da silicio-ossigeno (vedi cella semplice) rimarrà costante, sebbene possano variare i cationi nelle diverse parti del reticolo.

Composizione chimica ben definita• L'espressione "composizione chimica ben definita" non è

sinonimo di "composizione fissa o costante", poiché molti minerali hanno composizioni variabili entro certi limiti definiti dai membri estremi.

•La regola generale è che sono date per scontate le variazioni minori di composizioni, che non alterino sostanzialmente le proprietà fondamentali.

•Per esempio la composizione delle comuni olivine può essere espressa mediante i due componenti, Mg2SiO4(forsterite) e Fe2SiO4 (fayalite).

Solidi cristallini

Presentano una temperatura di fusione con sosta termica

cristallo

• Solido poliedrico regolare

Poliedro = forma geometrica delimitata da superfici piane a contatto tra loro mediante spigoli e vertici

Esempio: calcite

Forme e abito cristallino

• In generale, il termine forma viene usato per indicare l’aspetto esterno.

• In cristallografia ha invece un significato speciale:una forma è costituita da un gruppo di facce di un cristallo,ciascuna delle quali ha la stessa relazione con gli elementi disimmetria del cristallo.• Abito cristallino, invece, indica l’aspetto complessivo di uncristallo, compresi gli abiti dovuti ad irregolarità di crescita.

Abito cristallino• L'abito cristallino è l’aspetto complessivo di un cristallo.

L'abito dei cristalli è una descrizione delle forme e degli aggregati che un determinato minerale può assumere in natura.

• Un minerale assume un determinato abito in funzione della simmetria del reticolo cristallino degli elementi che lo compongono e delle modalità di accrescimento, quali:1) temperatura2) pressione3) tempo a disposizione per la crescita

• 4) composizione chimica • 5) spazio a disposizione per la crescita

•Crescita lenta facce grandi;

• crescita veloce facce piccole

Abito cubico Abito ottaedrico

Abito tetraedrico

Abito prismatico

cristallo completamente delimitato da facce cristalline la cui crescita non è stata disturbata da cristalli o granuli adiacenti.

cristallo in parte delimitato da facce cristalline e in parte da superfici di contatto con altri cristalli già esistenti

cristallo privo di facce cristalline

Leggi cristallografiche

1. legge della costanza dell'angolo diedro

2. legge di razionalità degli indici

Legge di Stenone o Legge della costanza degli angoli diedri.

Verso la seconda metà del ‘600 il danese Niels Stensen, in seguito all’esame di cristalli di quarzo aventi varie dimensioni, si accorse che gli angoli diedri compresi fra facce corrispondenti erano sempre gli stessi in tutti i cristalli di quarzo esaminati.

Questa scoperta è stata riconosciuta valida per i cristalli di qualsiasi sostanza ed è diventata la prima legge della cristallografia

Fu enunciata nell’opera "De solido" edita nel 1669 a Firenze, città dove Stenone scoprì la sua passione per i minerali.

facce corrispondenti di cristalli diversi dello stesso mineraleformano angoli diedri uguali

prima legge della cristallografia

Legge di Stenone o Legge della costanza degli angoli diedri

prima legge della cristallografia

Legge di Stenone o Legge della costanza degli angoli diedri

Legge della razionalità degli indici

• Alla fine del ‘700 Renè Just Haüy enunciò la seconda legge della cristallografia o legge della razionalità degli indici intuendo che la struttura esterna di un cristallo è il riflesso di un perfetto ordine interno.

Scelti tre assi di riferimento (assi cristallografici) paralleli a tre spigoli esistenti o possibili nel cristallo e scelta una faccia che tagli i tre assi (faccia fondamentale) secondo segmenti in rapporto a:b:c (rapporto parametrico fondamentale), ogni altra faccia taglierà sugli assi segmenti secondo un rapporto a1:b1:c1 tale che a/a1:b/b1:c/c1=h:k:l, con h, k, l numeri interi e piccoli

Diffrazione ai raggi x• Nel 1912 il fisico tedesco Max von Laue sottopose un cristallo di

solfato di rame ai raggi X e ottenne, su una lastra fotografica posta dietro al cristallo, uno spettro di diffrazione che mostrava il reticolo del cristallo.

•Nel 1915, con la stessa tecnica Bragg e Bragg riuscirono a determinare le distanze reticolari.

1848 A. Bravais

La struttura cristallina è:• discontinua• Reticolare• periodica

•filare

•piano

Cella elementare

nodo

La disposizione regolare delle particelle nelle tre dimensioni dello spazio determina il reticolo cristallino tipico di ogni specie mineralogica.

Cella elementare: è la più piccola unità di una struttura che ripetuta all’infinito genera l’intera struttura

Un cristallo è composto da unità base semplici dette celle elementari

che ripetute nello spazio formano l’intero

reticolo cristallino.

cella elementare: il più piccolo gruppo di atomi costituenti il cristallo, disposti ordinatamente.

Cella elementare:

la più piccola unità della struttura che se ripetuta nelle tre dimensioni formerà l’intera struttura

verso la metà dell’800 A. Bravais dimostrò che sono

possibili solo 14 reticoli spaziali

diversi, raggruppati in 3 gruppi

e 7 sistemi cristallini a seconda della simmetria

della cella elementare.

Per classificare i cristalli in base alla loro forma geometrica si fa

riferimento agli elementi di simmetria (piano, asse, centro)

che definiscono il grado di simmetria. I cristalli di una stessa specie

hanno sempre lo stesso grado di simmetria.

Gli elementi morfologici di uncristallo sono 3:Facce – Spigoli - Verticie sono legati dalla nota relazione di Eulero:Facce + Vertici = Spigoli + 2

elementi di simmetria

Piano di simmetria: divide il cristallo in due metà speculari.

Asse di simmetria: una linea retta che passa per il centro del cristallo tale che la rotazione del cristallo intorno a questo asse permette di ottenere la medesima figura di partenza dopo un giro di 360°/n dove n=2,3,4,6 (asse binario, ternario, quaternario, senario)

Centro di simmetria: ad ogni faccia del cristallo corrisponde una faccia parallela invertita con una rotazione di 180° intorno a questo centro.

Elementi di simmetria Operazioni di simmetria

1 Assi di rotazione 1 Rotazione attorno ad un asse 2 Piani di riflessione 2 Riflessione da parte di uno specchio 3 Centro di simmetria 3 Inversione intorno ad un punto

centrale 4 Assi di rotoinversione 4 Combinazione di Rotazione e

inversione

Asse di rotazione: linea immaginaria attorno al quale un motivo può essere ruotato e ripetere se stesso in aspetto una o molte volte durante una rotazione completa.La simmetria di rotazione si esprime generalmente con un qualsiasi numero n da 1 a Se n=1 dopo 360° di rotazione tutti i punti di un oggetto o figura tornano a coincidere con se stessi una sola voltan= 36 (esempio) ogni 10 ° di rotazione dell’oggetto o figura in questione i punti di tale oggetto tornano a coincidere con se stessin= un oggetto che possiede questo tipo di asse può coincidere con se stesso per ogni valore dell’angolo di rotazione poiché la rotazione richiesta è infinitamente piccola

ROTAZIONE

Per i cristalli i tipi di rotazione permessi sono i seguenti:α =360° ordine 1 1α =180° ordine 2 2α =120° ordine 3 3α =90° ordine 4 4α =60° ordine 6 6Il numero di duplicazioni del motivo durante una rotazione di 360° da il nome (ordine) all’asse di rotazioneNon sono possibili assi di ordine 5, 7 o superiori

RIFLESSIONE (m)Una riflessione produce un’immagine speculare attraverso un piano di riflessione m.Il motivo generato ha orientazione opposta al motivo originale e si dice che i due formano una coppia enantiomorfaUn Piano di simmetria è quindi un piano immaginario che divide il cristallo in due metà ciascuna delle quali è l’immagine speculare dell’altra

INVERSIONE (i)Un’operazione di inversione produce un oggetto invertito tramite un centro di simmetria o di inversione. Invertire significa tracciare linee immaginare da ogni punto dell’oggetto attraverso il centro di inversione e alla stessa distanza sul lato opposto del centro. L’oggetto viene quindi ricreato collegando i punti.

ROTAZIONE CON INVERSIONEOltre alla simmetria generata dagli assi di rotazione vi sono rotazioni che possono essere combinate con l’inversionee sono chiamate operazioni di rotoinversione.

3 gruppi, 7 sistemi, 32 classi• Le lunghezze dei segmenti compresi sui tre assi tra l'origine e

l'intersezione della faccia fondamentale costituiscono i parametri fondamentali della faccia.

• I rapporti fra i parametri sono caratteristici di ciascuna faccia di un cristallo.

• I cristalli sono contraddistinti dalla simmetria che si manifesta nella disposizione e ripetizione di facce, spigoli e vertici.

In base al grado di simmetria i cristalli vengono ordinati in:

3 gruppi cristallini:

7 sistemi cristallini (basati sul valore degli angoli fra gli assi).

32 classi cristallografiche

• MONOMETRICO, • DIMETRICO,• TRIMETRICO

• cubico, • esagonale,• trigonale,• tetragonale, • ortorombico, • monoclino,• triclino

GRUPPO SISTEMA ANGOLI ASSI

TRIMETRICO TRICLINO: α ≠ β ≠ γ ≠90° a ≠b ≠c

TRIMETRICO MONOCLINO: α=γ=90° β ≠90°a ≠b ≠c

TRIMETRICO ORTOROMBICO: α=β=γ=90° a ≠b ≠c

DIMETRICO TETRAGONALE: α=β=γ=90°a=b ≠c

DIMETRICO TRIGONALE: α=β=γ=120° δ=90°a=b ≠c

DIMETRICO ESAGONALE: α=β=γ=120° δ=90°a=b ≠c

MONOMETRICO MONOMETRICO: α=β=γ= 90°a=b=c

• monometrico

• dimetrico

• trimetrico.

cubico;

trigonale, tetragonale ed esagonale;

rombico, monoclino e triclino.

Ai 3 gruppi corrispondono 7 sistemi:

Ciascun sistema è suddiviso in classi: monometrico (5 classi); trigonale (7), tetragonale (7) ed esagonale (5); rombico (3), monoclino (3) e triclino (2).

gruppi assi sistemi angoli

MONOMETRICO a = b = c cubico a = b = g = 90°

DIMETRICO a = b ≠ cesagonale trigonale

o romboedricotetragonale

a = b = 90° g = 120°

a = b = g = 90°

TRIMETRICO

a ≠b ≠ cortorombicomonoclino

triclino

a = b = g = 90°a = g = 90° b ¹

90°a ¹ b ¹ g ¹ 90°

Gruppi e sistemi cristallini e caratteristiche di simmetria degli assi cristallografici e degli angoli.

Geminati : concrescimento simmetrico di due o più cristalli della stessa sostanzaI geminati possono essere:• Di contatto• Di compenetrazione• Polisintetici

POLIMORFISMO

• Fenomeno attraverso il quale uno stesso composto cristallizza in forme diverse (Es. CaCO3 cristallizza sia nella forma Calcite che nella forma Aragonite.

VICARIANZA• Consiste nella sostituzione di

atomi che hanno le medesime dimensioni (Es. Silicio-Alluminio).

ISOMORFISMO:• nei cristalli ionici• elementi che presentano raggi ionici simili possono

facilmente sostituirsi nel reticolo cristallino • non si modifica la simmetria.

albite•ioni vicarianti

–Na+ (0,97 Å) e Ca 2+ (0,99 Å)

–Fe 2+ (0,74 Å), Mg 2+ (0,66 Å) , Fe 3+ (0,64 Å)

–Al 3+ (0,51 Å) e Si 4+ (0,42 Å)

Esempi:OLIVINA(Mg,Fe)2SiO4 PLAGIOCLASI albite (NaAl)Si3O8 e anortiteCaAl2Si2O8

4.3. Che minerale è questo?

Le proprietà fisiche dei minerali sono l’espressione delle relazioni esistenti tra struttura cristallina del minerale e la sua composizione chimica.

La combinazione di osservazioni dirette seguite dalla verifica di alcune proprietà fisiche possono bastare a riconoscere e classificare un minerale

Peso SpecificoIl peso specifico (G) relativo è un numero che esprime il rapporto tra il peso di una sostanza e il peso di un uguale

volume di H2O a 4 °C.

PS=14-22PS=2,6-2,9 PS=5,1

Peso specifico

-determinare la massa del picnometro vuoto m1 (50g)-determinare la massa del picnometro pieno di acqua m2(90g)

la massa dell'acqua mh = m2-m1(40g)-determinare la massa del picnometro pieno di liquido X m3(80g)

la massa del liquido mx = m3-m1(30g)-calcolare la densità relativa del liquido Drx = mx/mh (30g/40g=0.75)

isotropia e anisotropia

• Una proprietà fisica si definisce isotropa se essa non cambia al variare della direzione nello spazio

• I minerali amorfi e quelli che cristallizzano nel gruppo monometrico sono isotropi per tutte le proprietà fisiche.

• In una sostanza isotropa le proprietà fisiche non dipendono dalla direzione in cui si analizza la sostanza stessa (ad esempio l'indice di rifrazione nel vetro che indica che il comportamento della luce è uguale in tutte le direzioni),

• Una proprietà fisica si definisce anisotropa se dipende dalla direzione assunta nello spazio

• Un solido cristallino dei gruppi dimetrico o trimetrico dovrà essere anisotropo per almeno una delle sue proprietà fisiche

• In una sostanza anisotropa le proprietà fisiche dipendono dalla direzione in cui si analizza la sostanza stessa

Le proprietà fisiche e chimiche• Densità Per la maggior parte dei minerali la densità varia da 2 a

4.• Durezza

la resistenza opposta dal cristallo al tentativo di scalfire la sua superficie. 

• Friedrich Mohs (1773-1839) propose una scala relativa di durezza a 10°, dove il minerale rappresenta un grado che scalfisce quello che lo precede:

•1 talco; 2 gesso; 3 calcite; 4 fluorite; 5 apatite;

•6 ortoclasio; 7 quarzo; 8 topazio; 9 corindone; 10 diamante.

DurezzaIl mineralogista F.Mohs nel 1824 scelse una

serie di 10 minerali ordinati per durezza crescente che costituiscono la scala di durezza di Mohs

6. Ortoclasio

7. Quarzo

8. Topazio

9. Corindone

10. Diamante

1. Talco

2. Gesso

3. Calcite

4. Fluorite

5. Apatite

Il Millenium Star venne scoperto in una cava nella Repubblica del Congo nel 1992. i suoi tagliatori ci misero più di tre anni per riuscire a dare un taglio al diamante.Ora il Millenium Star pesa 203,04 carati! La sua forma è a goccia ed è perfettamente puro.

La sfaldatura avviene lungo i piani di minor coesione.

salgemma

mica

Sfaldatura

Il colpo di un martello o la pressione di un coltello permettono di separare delle lamine di sfaldatura da alcuni cristalli.

Alcuni minerali possono sfaldarsi secondo direzioni diverse: il salgemma e la galena parallelamente alle facce del cubo.

Altri minerali, come la mica o il gesso si sfaldano perfettamente in una direzione, mentre in un altra la sfaldatura è imperfetta  o di solito impossibile.

FratturaNumerosi minerali, come ad esempio il quarzo, non si sfaldano in

nessuna direzione; la maggior parte di essi si spezza irregolarmente.

A seconda delle superfici di frattura si distinguono fratture:

• piane, disuguali, concoidi, • semiconcoidi, • Dentellate: con bordi taglienti • Irregolari: con formazione di superfici ruvide e

irregolari. • I metalli e i minerali tenaci hanno una frattura

ruvida. 

La frattura può servire come criterio di determinazione.

Al2O3

SiO2

Cu2[(OH)2CO3] Al2Be3(Si6O18)

Al2Be3(Si6O18)

Al2Be3(Si6O18)

il colore è una proprietà diagnostica per alcuni minerali e valutabile immediatamente, tuttavia è una delle proprietà più mutevoli e meno affidabili.

Per colore di un minerale, si intende sempre il colore che si osserva in luce naturale ed è determinato dal tipo di interazione tra luce e minerale che ne risulta colpito, in particolare è funzione dell' assorbimento delle lunghezze d'onda che attraversano il cristallo.

1) elementi chimici: tali elementi (Ti, V, Fe, Cr, Cu, Co, Mn, Ni) sono detti cromofori:

i minerali si suddividono in idiocromatici, che presentano sempre il medesimo colore (come la pirite e l'azzurrite),

ed allocromatici, che possono presentare colori differenti (come la vesuvianite).

2) difetti reticolari: si tratta di difetti puntuali dovuti a: atomi o ioni interstiziali, buche elettroniche (formatesi per riscaldamento o per irraggiamento), atomi che sostituiscono quelli originari avendo però un raggio ionico

diverso. Questi difetti reticolari possono far variare la capacità di un minerale di

assorbire la luce; ciò causa variazioni cromatiche anche nell'ambito di una stessa specie mineralogica.

3) inclusioni: ci sono alcuni minerali incolori che assumono una colorazione a causa delle numerose inclusioni di altre specie mineralogiche.

Il colore può dipendere da:

Colore• Alcuni  minerali hanno un colore così puro, così

splendente, da essere utilizzati come coloranti nelle vernici.

• Il colore deriva sia da elementi in tracce distribuiti nel reticolo cristallino, sia da diversi pigmenti, impurezze, inclusioni inglobate dal cristallo ospite.

• Può anche essere stato causato da un irraggiamento radioattivo.

• Il colore di parecchi minerali cambia con l'illuminazione. Vi sono anche certi cristalli la cui intensità di colore varia quando li si faccia ruotare davanti alla luce.

Bianco per anidrite inclus

a

 Viola per

 ferro nel reticolo

 Punte nere per

bitume incluso

 Rosso per ferro idrato incluso

  Nero per mica nera inclus

a

Bianco per anidrite inclus

a

 Viola per

 ferro nel reticolo

 Punte nere per

bitume incluso

 Rosso per ferro idrato incluso

  Nero per mica nera inclus

a

Bianco per anidrite inclusa

Viola per  ferro nel reticolo

Punte  nere per bitume incluso

Rosso per ferro idrato incluso

  Nero per mica nera inclusa

Quarzo Nero Provenienza: Arkansas Classe: Ossidi Sistema: trigonale Sfaldatura: assente Frattura: concoide Colore: incolore

(allocromatico) Stria: bianca Lucentezza: vitrea• Il Quarzo è uno dei minerali più diffusi e con maggiori varietà.• Queste si suddividono in due gruppi:

è un minerale duro, leggero, non è fusibile, è insolubile, ad eccezione dell'acido fluoridrico.Si forma in rocce ignee, metamorfiche e sedimentarie, frequente anche nei filoni di minerali metallici.Molteplici sono i settori in cui trova utilizzo il Quarzo: domestico (detersivi e dentifrici), industriale (vetrerie), gemmologico per gli esemplari più pregiati, e anche tecnologico (oscillatori, generatori di ultrasuoni).

minerali con cristalli ben visibili: quarzo puro e varietà colorate a causa di impurità. minerali formati da aggregati di cristalli microscopici: calcedonio (che a sua volta comprende corniola, agata e onice), diaspro, e selce.

Forma prismi esagonali, con estremità piramidali.

• e non metallica :• 1 lucentezza adamantina come il diamante;

• 2 lucentezza vitrea (Acquamarina);

• 3 madreperlacea (talco)

• 4 lucentezza grassa;

• 5 Sericea (gesso, amianto)

• 6 Cerea (calcedonio) 

LucentezzaLa lucentezza dipende dal modo con cui la luce è riflessa o rifratta, così

come dalla qualità della superficie del cristallo.

Si distinguono i minerali con lucentezza metallica che hanno un forte potere rilfettente

es: Pirite

Trasparenza• La trasparenza di un minerale è una qualità che varia

gradualmente: un minerale attraverso il quale si  può facilmente leggere è trasparente.

• La maggior parte dei cristalli incolori, cristallo di rocca, salgemma o topazio, appartiene a questo gruppo.

birifrangenza

• La fluorite, riscaldata in una stanza scura, si illumina: si ha così la termoluminescenza.

CaF2

emissione di luce di particolare lunghezza d'onda dovuta ad una sollecitazione di tipo fisico come il riscaldamento o di tipo meccanico come lo sfregamento.

Luminescenza:

Conducibilità termica i minerali vengono suddivisi in buoni e cattivi

conduttori del calore.

Conducibilità elettrica: • sono buoni conduttori i metalli, alcuni solfuri e pochi

ossidi, mediocri la maggior parte degli ossidi. • Tra i non conduttori ve ne sono alcuni capaci di

sviluppare una differenza di potenziale se sottoposti a sollecitazioni:

di tipo meccanico (compressione, trazione, torsione) piezoelettrici,(quarzo)

o di tipo termico piroelettrici.

• I minerali possono essere:Proprietà magnetiche

diamagnetici se, immersi in un campo magnetico, sono debolmente respinti,

paramagnetici se sono debolmente attratti

ferromagnetici se risultano fortemente attratti. Fra questi vi è la magnetite che diventa essa stessa una calamita.

Fe2O3

Classificazione dei minerali 1. ELEMENTI nativi: rame Cu, zolfo S, argento Ag, oro Au

Rame Cu

2. SOLFURI: pirite FeS2

3. ALOIDI: salgemma NaCl

4. OSSIDI: quarzo SiO2, ematite Fe2O3

5. CARBONATI: calcite CaCO3 , dolomite Ca, Mg (CO3)2

6. SOLFATI: gesso CaSO4 2 H2O

7. FOSFATI, ARSENIATI, VANADIATI: apatite

8. SILICATI: sono costituiti da silicio, ossigeno e metalli e sono caratterizzati dalla presenza di tetraedri ("piramidi" a base triangolare con quattro facce eguali tra loro) corrispondenti al gruppo (SiO4)4- .

9. SOSTANZE ORGANICHE: ambra

I silicati• sono i minerali più abbondanti nella crosta

terrestre (80%)

Lo ione caratteristico di questi minerali è lo ione silicato, SiO4

4–. 

Questo ione ha forma tetraedrica, con lo ione silicio al centro e quattro ioni ossigeno ai vertici.

Il silicio forma quattro legami covalenti con l'ossigeno e raggiunge così la sua stabilità elettronica.

Ogni atomo di ossigeno deve acquistare un altro elettrone per completare il suo livello energetico esterno.

• I minerali sono elettricamente neutri e le cariche elettriche negative vengono neutralizzate in due modi:

con inserimento di ioni metallici positivi

per condivisione di O con tetraedri vicini

I diversi silicati differiscono per il modo con cui neutralizzano le cariche negative dello ione silicato.

Nesosilicati dal greco nesos = isola

(SiO4)4- tetraedri isolati uniti solo da cationi

Nesosilicati • olivina verde alto peso specifico in

generale (Mg, Fe)SiO4 , tetraedri isolati uniti da cationi Mg 2+ e Fe 2+

Zircone ZrSiO4,

Granati,

Topazio

Sorosilicati o 'Silicati con coppie isolate di tetraedri'

Epidoto

Ciclosilicati 'Silicati con anelli isolati di tetraedri'

• ciclo 6 Berillo,

• Tormalina

Inosilicati o 'Silicati con tetraedri riuniti in catene isolate'

Catene semplici

Catene doppie

Inosilicati_1: Silicati a 'catena semplice'

• pirosseni(l'Augite, )

Inosilicati_2: Silicati a 'catena doppia', doppie catene isolate

• Anfiboli (Glaucofane )

Fillosilicati o Silicati a 'foglie' con fogli isolati

Muscovite, biotite,

serpentino, talco

tetraedri legati per i 4 vertici, disposti in reticolo tridimensionale

Tectosilicati:

quarzo

ortoclasio

• se il rapporto tra atomi di ossigeno e di silicio è di 2:1 e la carica residua è nulla si ha: Il quarzo biossido di silicio che occupa tutto il cristallo

– è il minerale più abbondante della crosta terrestre quarzo ametista

Tectosilicati:

• se alcuni atomi di Si (+4 ) sono sostituiti da Al (+3) (silicoalluminati) rimangono cariche negative nel reticolato – neutralizzate da ioni metallici (soprattutto Na+, K+ e Ca2+)

• feldspati (dal tedesco feld = campo e spat = sasso) – feldspati potassici, come l'ortoclasio K[AlSi3O8] – feldspati sodico-calcici, come i plagioclasi (albite-Na- e anortite-

Ca-). • feldspatoidi (allumosilicati di metalli alcalini: sottosaturi in silicio,

cioè meno Si rispetto ai cationi) – leucite

•in alcuni minerali si ha la parziale sostituzione del Si con Al silico-alluminati

Minerali sialici• vi prevalgono Si, Al, sono

più ricchi di SiO2 (silice),

• I cationi più frequenti sono Na+ e K+ (metalli alcalini)

• densità e punto di fusione sono relativamente bassi

• e sono per lo più di colore chiaro.

• poveri di alluminio, presentano in genere cationi Ca 2+ Fe 2+ Mg 2+

• densità e punto di fusione relativamente alti

• sono per lo più di colore scuro (bruno, verde o nero).

Minerali femici

Genesi dei minerali

Ogni fase cristallina può formarsi da una fase gassosa, liquida o solida, ma anche per reazione di più fasi solide, da reazione tra solido e liquido.

La formazione di una nuova fase è in genere condizionata da una variazione nell’ambiente chimico-fisico (variazione T, variazione P, variazione Ph, variazione potenziale di ossidazione…)

Formazione da fase gassosa: genesi pneumatolitica

Formazione da fase liquida: genesi magmatica, idrotermale, sedimentaria

Formazione da fase solida: genesi metamorfica