Gli anfiboli: una cristallochimica complessa deve essere studiata con un complesso di tecniche...
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Gli anfiboli: una cristallochimica complessa deve essere studiata con un complesso di tecniche analitiche
Roberta Oberti
CNR - Istituto di Geoscienze e Georisorse Pavia
![Page 2: Gli anfiboli: una cristallochimica complessa deve essere studiata con un complesso di tecniche analitiche Roberta Oberti CNR - Istituto di Geoscienze e.](https://reader038.fdocumenti.com/reader038/viewer/2022110117/5542eb5b497959361e8c8019/html5/thumbnails/2.jpg)
Complessità strutturale
M(2) M(3) M(2)
T(1)
T(2)
M(4)
M(1)O(3)
A(2)
A(m)
H
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Complessità cristallochimica
Formula unitaria: A0-1 B2 C5 T8 O22 W2
A = , Na+, K+, Li+, Ca2+, Pb2+ 1 sito
B = Li+, Na+, Ca2+, Mg2+, Mn2+, Fe2+ 1 sito M(4)
C = Mg2+, Fe2+, Mn2+, Al3+, Fe3+, Mn3+, Ti4+, Li+ 3 siti M(1) M(2) M(3)
T = Si4+, Al3+, Ti4+ 2 siti T(1) T(2)
W = (OH)-, F-, Cl-, O2- 1 sito O(3)
3+
0 1+
2+
1- 2
-
4+
La componente oxo aumenta la quantità di cationi C ad alta carica e ne
inverte l’ordinamento (da M(2) a M(1), M(3)
2
Sono termini di soluzioni solide complesse
1
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Leake (1968): calcic amphiboles
Leake (1978): primo schema approvato dall’IMA – A,B,T
Leake et al. (1997): 10 anni e 1200 pagine di discussione (cariche ed elementi dominanti e uso di A,B,C
bocciati)
Leake et al. (2003): adattato (malamente) alla scoperta dei anfiboli con Li in C genera mostri
IMA CNMNC (2008): nuovo Sub-committee on amphiboles
Hawthorne et al. (2012): basata su cariche ed elementi dominanti e A,B,C. Riconosce finalmente il ruolo
basilare della componente oxo
Classificazione e nomenclatura:
una storia infinita?
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Perché questa storia tormentata?
Si tratta di un gruppo importante di minerali delle rocce con notevole valenza petrogenetica
Esiste una copiosa letteratura, mineralogica ma soprattutto petrologica anfiboli come indicatori/”definitori”
Si è sempre preferito cambiare il meno possibile Si sono soltanto discreditati nomi “di tradizione” Si sono ignorate le componenti che negli ultimi anni si
sono dimostrate frequenti e/o misurabili (Fe3+/Fe2+, O2-, Li) Ironia della sorte:
• Li era presente nelle “vecchie” analisi chimiche per via umida
• Anfiboli definiti originariamente come anidri
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Leake et al. 1978-2003 basavano la classificazione sui cationi A, B, T e definivano i confini sulla base di soglie
stechiometriche (> 1 apfu)
T = Si4+
, Al3+
, Ti4+
ma il Si è sempre dominante
la componente oxo (bilanciata in C) diventa irrilevante
CLi e
CR
3+ sono “invisibili”
Na-Ca-Mg-Fe-Mn-Li
amphiboles
Na-Ca
amphiboles
BCa2
BNa2
B(Mg, Fe, Mn, Li)2
Ca
amphibolesNa
amphiboles
Mg-Fe-
Mn-Li
amphiboles
E inoltre:
limiti composizionali stravaganti
dove i termini meno frequenti occupano lo
spazio maggiore
dove la vicarianaza completa tra B
Na e B
Li
viene ignorata
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Con il nuovo schema:
La classificazione si basa sugli anioni in W e sui cationi in B, A e C e soprattutto sul criterio della dominanza usato sia per
la valenza che per la specie chimica
Quindi il supergruppo degli anfiboli si divide in:
1. 2 gruppi, cioè O2-
(oxo) o (OH,F)- dominanti in W
2. (OH,F)- : si dividono in 8 sotttogruppi a seconda del catione o gruppo di cationi dominanti in
B
3. i rootname sono definiti sulla base di valori interi delle cariche in A e C*
4. i prefissi sono definiti in base ai cationi dominanti tra gli isovalenti in A e C, partendo (quasi) sempre dalle
composizioni con A
Na C
(Mg, Al) [tranne per riebeckite, arfvedsonite, hastingsite, orneblenda].
Na Ca2 (Mg4.20Fe3+
0.45Cr0.15Al0.20) (Si6Al2) O22 (OH)2 ferri-pargasite anche
se Fe3+
<< 1.0 apfu
* A = Na + K + 2
ACa
C = Al + Fe3+
+ Mn3+
+ Cr, Sc, V.... + 2 Ti4+
- O2-
- C
Li
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Sottogruppo
sodio-
magnesio-
ferro-
manganese Rootname 6
Rootname 7
Rootname 8
Rootname 9
Rootname 10
Rootname 11
Rootname 12
Rootname 13
Rootname 14
Rootname 15
Rootname 16
Gruppo: W
(OH,F,Cl) dominante Gruppo: W
O dominante
Sottogruppo
magnesio-
ferro-
manganese
Sottogruppo
calcio
Sottogruppo
sodio
calcio
Sottogruppo
sodio
Sottogruppo
litio
Supergruppo degli anfiboli
Cummingtonite
Grunerite
Rootname 3
Tremolite
Magnesio-
orneblenda
Tschermakite
Edenite
Pargasite
Sadanagaite
Cannilloite
Rootname 4
Hastingsite
Winchite
Barroisite
Richterite
Katophorite
Taramite
Glaucofane
Eckermannite
Nyböite
Leakeite
Riebeckite
Arfvedsonite
Clino-
holmquistite
Pedrizite
Rootname 5
Dellaventuraite
Obertiite
Ungarettiite
Kaersutite
Sottogruppo
litio-
magnesio-
ferro-
manganese Rootname 17
Rootname 18
Rootname 19
Rootname 20
Rootname 21
Sottogruppo
litio-
calcio
Rootname 22
Rootname 23
Rootname 24
Rootname 25
Rootname 26
BR
4+ BR
3+BR
2+
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un tetraedro regolare diviso in blocchi omogenei
Compatibile con le osservate soluzioni solide complete tra cationi isovalenti in B
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Alcuni end-member sono stati ridefiniti:
kaersutite = NaCa2(Mg3Ti4+
Al)(Si6Al2)O22O2
quasi tutti riportati a C
Mg, C
Al
I cosiddetti group-5 amphiboles (Leake et al. 2003; cf. parvo-mangano ....) sono cancellati
I prefissi “sodic” e “magnesio” sono aboliti (tranne magnesio-orneblenda), e i prefissi si riferiscono
soltanto ai cationi C
Si usa una sequenza di prefissi analoga alla formula,. proto-potassic-ferro-ferri-fluoro- sempre separati da
“-”
Un po’ di pulizia:
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E’ fondamentale avere un ordinamento corretto dei cationi (conoscere bene la cristallochimica)
La stima accurata del rapporto Fe
3+/Fe
2+ diventa essenziale (calcolo carica netta)
Serve un approccio multianalitico: le analisi Mössbauer e SREF possono diventare fondamentali
La errata stechiometria dei cationi C nel ricalcolo delle formule EMP diventa un indicatore utilissimo:
Se > 5 aumentare Fe
3+ (oxo), se < 5 controllare il Li
Bisogna quindi incrociare informazioni indipendenti
Cosa serve ora per classificare correttamente un anfibolo:
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Esempi: ordinamento cationico
BMg2 CMn3Mg2 TSi8O22 (OH)2
mangano-cummingtonite?
NO!BMn2 C(Mn1Mg4) TSi8 O22 (OH)2
(clino)-suenoite
Serve un modello
cristallochimico!
Serve SREF!
ANa
BLi2
C(Mg4Fe
3+1)
TSi8 O22 (OH)2
ferri-rootname5 or
or
ANa
B(LiMg)
C(Mg3Fe
3+1Li)
TSi8 O22 (OH)2
rootnamex
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Esempi - Come individuare, assegnare e quantificare il litio
deviazioni nella formula chimica (ΣC < 5 apfu, bassi Ca e Na)
analisi SIMS, LA-ICP-MS, analisi per via umida
spiegabili con basso ss in M(4) e/o in M(3) (da SREF)
Cf calibrazioni SIMS/SREF
ss in C
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Esempi - Fe3+
/Fe2+
e deprotonazione
Na Ca2 (Mg2.2Fe2+
2.0Ti0.2Al0.6) (Si6Al2) O22 (OH)2
pargasite o
Na Ca2 (Mg2.2Fe2+
1.6Fe3+
0.40Ti0.2Al0.6) (Si6Al2) O22 (OH1.6 O0.4)
oxo-rich pargasite o
Na Ca2 (Mg2.2Fe3+
2.0Ti0.2Al0.6) (Si6Al2) O22 O2
oxo-pargasite? o termini intermedi?
serve:
Mössbauer
o SIMS
o FTIR
o SREF
ma per capire se Ti è in
M(1) (deprotonazio-ne) o
M(2) (bilancia T
Al) serve
SREF
Per ricalcolare le formule, usare Ti come proxy:
O2-
= 2 Ti
Ma è molto approssimativo!!
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Esempi - Come individuare e quantificare la deprotonazione
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0O(3)O2- (apfu)
Δ o
ctah
ed
ral
dis
tort
ion
par
amet
er
the M (1) site
E capire quale è il meccanismo o il
processo (durante o dopo la
cristallizzazione)
Dalla analisi, solo per via SIMS in situ o tecniche di bulk, o stima Fe3+
/Fe2+
oppure in via indiretta da
SREF (dopo calibratura SREF/SIMS
FTIR polarizzato e dopo calibratura
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Esempi - Come assegnare correttamente il titanio
Per fortuna solo nelle
richteriti cristallizzate ad
alta T e medio-bassa P
In M(1) alto Beq rispetto M(2), M(3)
vedi deprotonazione
In M(2) vedi correlazione mbl vs. < ri>
In T(2) anomalie nei dati SREF e negli spettri FTIR
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Esempi – Quantificazione e disordine di Al nei tetraedri
NB non è rilevante per un nuovo minerale ma lo è per verificare se la formula è corretta
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Esempi - Disordine Al negli ottaedri
pargasite synth
35503600365037003750
Co-pargasite synth
wavenumber (cm-1)
pargasite Finero
abso
rban
ce (
au)
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Morale:
Se lavorate su anfiboli o se volete caratterizzare un nuovo minerale: Fondamentale ricalcolare le formule e verificare la
correttezza cristallochimica Fondamentale/utilissimo utilizzare più tecniche indipendenti SREF spesso risolve molti problemi (meglio se è disponibile
uno studio di base, che ha portato a modelli ed equazioni) Per gli anfiboli, vi forniamo un piccolo/grande aiuto:
AMPH2012
http://www_crystal.unipv.it/labcris/AMPH2012.zip.
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Ed un po’ di bibliografia:
Hawthorne F.C., Oberti R. (co-chairs), Harlow G.E., Maresch W.V., Martin R.F., Schumacher J.C., Welch M.D.
(2012) Nomenclature of the amphibole supergroup. American Mineralogist, 97, 2031-2048.
Oberti R., Cannillo E., Toscani G. (2012) How to name amphiboles after the IMA2012 report: rules of thumb
and a new PC program for monoclinic amphiboles. Periodico di Mineralogia, 81, 2, 257-267.
Locock A: An Excel spreadsheet to classify chemical analyses of amphiboles following the IMA 2012
recommendations. Computer and Geosciences, coming soon.