Minerali e rocce: classificazione, caratteristiche e formazione

Minerali e Rocce

I minerali sono composti chimici uniformi (cioè esprimibile con una formula), sviluppatisi naturalmente. Le rocce, il più delle volte, sono aggregati naturali di diversi minerali. Le rocce, quindi, possono essere omogenee se formate da un solo minerale, oppure eterogenee se formate da più minerali. In una roccia, i minerali che sono presenti in quantità rilevante sono detti essenziali, quelli che sono presenti, invece, in quantità minore sono detti accessori.

Un cristallo è un corpo solido omogeneo con una struttura interna regolare dei suoi componenti più piccoli (atomi, ioni, molecole). In tal senso, non è determinante l'aspetto esteriore, bensì l'ordinamento del reticolo interno. I minerali che non presentano una struttura interna regolare sono detti amorfi (cioè non cristallini).

Una gemma è di solito un minerale, raramente un aggregato di minerali, sporadicamente anche un prodotto organico o sintetico, che si differenzia per alcune caratteristiche e precisamente la durezza, il colore, la lucentezza, ma anche per la bellezza.

Per giacimento si intende un agglomerato naturale di minerali o aggregati di minerali sfruttabili ed estraibili.

Per minerale metallico si intende in genere una miscela di minerali che presentano un contenuto utilizzabile di metalli. In petrografia, tutte le rocce a contenuto metallico si dicono rocce metallifere.

Classificazione dei Minerali

I minerali si possono ordinare secondo diversi principi. Il metodo usato in mineralogia prevede una classificazione sistematica in otto classi, basata sulla composizione chimica, esattamente sull'anione che caratterizza il minerale (l'anione, ovviamente andrà a legarsi poi con uno o più cationi). Una nona classe comprende le sostanze organiche (tab.1).

Classi di Minerali e Minerali Conosciuti

Classe di minerali Minerali conosciuti

1. Elementi nativi Antimonio, argento, arsenico, bismuto, diamante, grafite, mercurio, oro, platino, rame, zolfo.
2. Solfuri e solfosali (se l'anione è lo ione solfuro) (S)2- Antimonite, argentite, arsenopirite, blenda (ZnS), calcopirite (CuFeS2), cinabro (HgS), cloantite, covellite, enargite, galena (PbS), linneite, marcasite (FeS2), molibdenite, orpimento, pentlandite, pirargirite, pirite (FeS2), pirrotina (FeS), proustite, realgar, stannite, wurzite.
3. Alogenuri (se l'anione è lo ione cloruro, fluoruro, ecc.) (Cl), (F)" Carnallite (KMgCl3·6H2O), fluorite (CaF2), salgemma (NaCl), silvite (KCl).
4. Ossidi e idrossidi (se l'anione è l'ossigeno da solo o è poliatomico) (O2)2-, (OH)" Bauxite (Al2O3·nH2O), cassiterite, coesite, corindone, crisoberillo, romite, cuprite (Cu2O) , ematite (Fe2O3), goethite, ilmenite, lepidocrocite, limonite (Fe2O3.nH2O), magnetite (FeFe2O4), manganite, opale (SiO2.nH2O) ; , pechblenda, pirolusite, psilomelano, quarzo (SiO2), rutilo, spinello (MgAl2O4), wolframite, zincite.
5. Nitrati, carbonati, borati (se l'anione è poliatomico ed è lo ione nitrato, carbonato, borato) (NO3), (CO3)2-, (BO3)3- Aragonite, azzurrite Cu3(CO3)2(OH)2, calcite (CaCO3), cerussite, dolomite CaMg(CO3)2, idrozincite, magnesite, malachite Cu2(CO3)(OH)2, rodocrosite, siderite (FeCO3), smithsonite.
6. Solfati, cromati, molibdati, wolframati (se l'anione è poliatomico ed è lo ione solfato, cromato, ecc,) (SO4)2-, (CrO4)2- Anglesite, anidrite (CaSO4), barite (BaSO4), brocantite, cainite, calcantite, celestina (SrSO4), crocoite, epsomite, gesso (CaSO4-2H2O), kieserite, linarite, poliatite, powellite, scheelite, schoenite, thenardite, wulfenite.
7. Fosfati, arseniati, vanadati (se l'anione è poliatomico ed è lo ione fosfato, ecc.) (PO4)3- Ambligonite, apatite Cas(F,OH,CI)(PO4)3, carnotite, descloizite, lazulite, mimetite, monazite, mottramite, piromorfite, strengite, turchese, vanadinite, variscite, vivianite, wavellite.
8. Silicati: - nesosilicati - sorosilicati - ciclosilicati VIII. - inosilicati (a catena singola o doppia) - fillosilicati - tettosilicati (se l'anione è poliatomico ed è lo ione silicato) (SiO4)4- Actinolite, analcime, andalusite, benitoite, berillo, biotite K(Mg,Fe)3(OH,F)2(AlSi3O10), cancrinite, caolinite Al2(Si2O5)(OH)4, cianite Al2(SiO5), clorite (Mg,Fe+2Al)6(OH);(Si,Al)4O10, cordierite, crisocolla, crocidolite, diospide, dioptasio, egirina, edmimorfite, epidoto, fenacite, giadeite, granato (Mg3,Fe3,Mn3)Al2(SiO4)3, haüyna, ipersteno, lapislazzuli, leucite, muscovite KAl2(OH)2(AlSi3O10), montmorillonite, natrolite, nefelina, olivina (Mg,Fe)2SiO4, ortoclasio o K- feldspato K(AlSi3Og), orneblenda NaCa2(Mg,Fe+2,Al)5(OH2)[(Si,Al)4O11]2, petalite, plagioclasi (Na,Ca)(Al,Si)AlSi2Og, prehnite, quarzo (SiO2), rodonite, serpentino, sillimanite, sodalite, spodumene, staurolite, talco Mg3(Si4O10)(OH)2, titanite, topazio Al2(F,OH)2(SiO4), tormalina, vesuvianite, wollastonite, zeolite, zircone Zr(SiO4), zoisite.
9. Sostanze organiche Ambra, corallo.

Gli elementi chimici separati dalla virgola indicano la possibilità di sostituirsi a vicenda nella struttura del minerale. Questi elementi si dicono vicarianti e il fenomeno e detto vicarianza, o meglio ancora isomorfismo.

Isomorfismo: fenomeno per cui all'interno di uno stesso reticolo cristallino uno ione viene sostituito da un altro ione avente carica uguale e raggio ionico simile; lo stesso minerale può presentarsi così con formula e proprietà diverse.

Polimorfismo: fenomeno per cui più minerali pur avendo stessa composizione chimica si presentano con reticolo cristallino diverso (es. diamante e grafite); ovviamente le proprietà, e quindi anche i minerali sono diversi.

Caratteristiche dei Minerali

Tab. 1Caratteristiche dei minerali

Nome dei Minerali

Nome. Molti minerali non hanno solo un secondo nome, bensì anche un terzo e altre denominazioni ancora, derivanti dalla storia della scoperta dei minerali stessi, dalle località di rinvenimento, all'utilizzazione tecnica cui vengono adibiti, ecc.

Composizione Chimica dei Minerali

Composizione chimica. Le formule chimiche dei minerali, in genere sono idealizzate, cioè non si tiene alcun conto delle impurità.

Gruppi di Minerali

Gruppi. Appartengono ad uno stesso gruppo quei minerali che vengono citati come varietà o che presentano affinità con altri minerali: per esempio, il gruppo del quarzo, il gruppo del feldspato, ecc.

Colore dei Minerali

Colore. Per la maggior parte dei minerali, il colore non costituisce un termine caratteristico di riconoscimento, in quanto possono esservi più colorazioni o tonalità. In molti casi le sostanze che determinano la colorazione sono costituite da composti metallici (quali cromo, ferro cobalto, rame, manganese, nickel). Il colore può anche subire l'influsso degli agenti atmosferici e delle contaminazioni meccaniche.

I minerali e gli aggregati con colori particolarmente belli, adatti ad essere impiegati in gioielleria, prendono in commercio il nome di gemme. Nel commercio delle gemme, i colori vengono mutati e migliorati artificialmente con le alte temperature (cottura), con i raggi X e recentemente persino mediante il bombardamento di particelle elementari.

Durezza dei Minerali

Durezza. Nel 1812, il mineralogista viennese Mohs propose una scala delle durezze (Scala di Mohs) da 1 a 10, usata ancora oggi fra i collezionisti (tab. 2). Ognuno dei minerali di riferimento citati scalfisce quello con durezza inferiore e viene a sua volta scalfito da quello di durezza superiore. I minerali aventi uguale durezza non si scalfiscono reciprocamente. È quindi possibile stabilire la durezza di qualsiasi minerale, scalfendolo con i minerali di riferimento oppure con dei minerali appositi di durezza predeterminata (esistono, infatti, in commercio sia i campioni di riferimento sia matite realizzate allo scopo esclusivo di stabilire la durezza).

I minerali aventi durezza 1 e 2 sono considerati teneri, quelli con durezza da 3 a 6 sono mediamente duri e quelli che superano la durezza 6 sono ritenuti duri. Nel caso di minerali con durezza fra 8 e 10 si parla di gemme preziose, in quanto molte gemme hanno una durezza compresa in quest'ambito.

Esistono poi dei minerali che presentano una durezza variabile sia sulle diverse superfici sia a seconda della direzione.

Scala di Mohs

Durezza Minerale di riferimento Mezzi per stabilire la durezza

Tab. 2 Scala di Mohs

1. Talco Scalfibile con l'unghia
2. Gesso Scalfibile con l'unghia
3. Calcite Scalfibile con una moneta di rame
4. Fluorite Scalfibile facilmente con un coltello
5. Apatite Scalfibile con un coltello
6. Ortoclasio Scalfibile con una lama di acciaio
7. Quarzo Scalfisce il vetro della finestra
8. Topazio Scalfisce facilmente il quarzo
9. Corindone Scalfisce facilmente il topazio
10. Diamante Non è scalfibile

Peso Specifico dei Minerali

Peso specifico. Il peso specifico indica quante volte è maggiore il peso di un materiale rispetto allo stesso volume d'acqua. Per valori al di sotto di 2 sono considerati leggeri, per valori compresi fra 2 e 4 sono normali e se superiori a 4 pesanti.

Lucentezza dei Minerali

Lucentezza. I minerali rivelano spesso una lucentezza caratteristica. Si distingue fra lucentezza vitrea e resinosa, sericea e madreperlacea, adamantina, grassa e ceroide, nonché metallica. I minerali che non presentano una lucentezza sono detti opachi, spenti. Le patine e i fenomeni di ossidazione superficiali possono pregiudicare la lucentezza.

Per le gemme, la lucentezza è un indice di riferimento importante. Essa può essere migliorata con la lucidatura delle superfici. Nell'uso comune vengono imputati alla lucentezza anche alcuni giochi di luce che compaiono per riflessione sulle superfici sfaccettate delle pietre tagliate: l'esperto usa chiamarli brillantezza.

Anche alcuni effetti ottici particolari, quali il gatteggiamento (fenomeno dovuto alla presenza d'intrusioni cristalline aghiformi e parallele all'interno della gemma che fanno somigliare queste pietre agli occhi dei felini), l'adularescenza (consiste in un delicato riflesso madreperlaceo, argenteo o azzurrino che "galleggia" sulla superficie del minerale), l'iridescenza (presenza di aloni), labradorescenza (riflesso superficiale ma di colore deciso: blu, dorato, porpora o addirittura policromo) e l'opalescenza (trasparenza lattiginosa) possono costituire un importante elemento di riconoscimento.

Trasparenza dei Minerali

Trasparenza. I minerali possono essere trasparenti, traslucidi (cioè che lasciano filtrare la luce solo in maniera molto debole), oppure opachi. Quando si rinvengano in strati sottili o in tracce, tutti i minerali, ad eccezione dei metalli, sono trasparenti o traslucidi. Le inclusioni di impurità pregiudicano la trasparenza.

Sfaldabilità dei Minerali

Sfaldabilità. Caratteristica per cui i minerali possono suddividervi secondo piani paralleli tra loro. Essa dipende dalla struttura interna del cristallo. A seconda della facilità con cui è possibile sfaldare un cristallo, si distingue fra sfaldatura perfettissima o più che perfetta, sfaldatura perfetta e sfaldatura imperfetta. Esistono anche minerali (come il quarzo) che non possono essere sfaldati.

Frattura dei Minerali

Frattura. È la rottura di un minerale a seguito di urto con conseguente suddivisione in superfici irregolari. Si distingue fra frattura concoide, scheggiata, fibrosa, uncinata, irregolare, terrosa. La frattura tipica di tutti i quarzi è concoide.

Forma o Abito Cristallino

Forma o abito cristallino. Specifica forma geometrica corrispondente alla propria struttura cristallina interna al minerale. I cristalli che non hanno una struttura interna ordinata, non presentano alcuna forma cristallina, si dicono amorfi. I cristalli della stessa specie accresciuti secondo leggi particolari si chiamano geminati e sono costituiti da due cristalli. Le geminazioni possono tuttavia comprendere anche gruppi di tre, quattro o più individui cristallini. Si possono riconoscere dal fatto che presentano angoli rientranti.