Caratteristiche, classificazione e genesi dei minerali nella litosfera

Definizione e composizione dei minerali

La litosfera è costituita da rocce, miscele solide di minerali.

I minerali sono corpi solidi naturali, inorganici, caratterizzati da proprietà chimiche e fisiche costanti e da una composizione chimica definita o variabile in un campo ristretto.

I minerali possono essere costituiti da:

• elementi (S, Au, Ag ecc.);

• composti, che contengono due o più elementi in proporzioni sempre uguali per ciascun composto (quarzo, calcite ecc.);

• miscele isomorfe, cioè soluzioni solide in cui due ioni possono sostituirsi l’uno all’altro in proporzioni variabili (olivina).

Struttura e caratteristiche dei minerali

I minerali possono avere, a seconda delle condizioni ambientali in cui si formano:

• struttura cristallina,

• struttura vetrosa.

Il tipo di struttura riflette la disposizione nello spazio delle particelle che costituiscono il minerale: i solidi cristallini sono solidi in cui atomi, ioni o molecole sono disposti ordinatamente; i solidi vetrosi (falsi solidi) sono caratterizzati da una disposizione casuale delle particelle.

Molti dei minerali hanno struttura cristallina e si presentano in natura sono forma di cristalli più o meno estesi. Un cristallo è un solido delimitato da superfici piane, dette facce. In ogni minerale le facce contigue formano angoli caratteristici.

L’abito cristallino, cioè la forma esterna poliedrica del cristallo, è in relazione con la sua struttura interna e deriva dalla disposizione ordinata nello spazio delle particelle che lo compongono (atomi, ioni o molecole). All'interno di ogni cristallo si può quindi identificare una cella elementare, che rappresenta geometricamente il più piccolo insieme di atomi, ioni o molecole che si ripete costantemente nel cristallo.

Classificazione e famiglie dei minerali

In base alla diversa composizione i minerali vengono suddivisi in famiglie.

La famiglia più importante è quella dei silicati.

I silicati costituiscono oltre il 90% dei minerali della crosta terrestre; la struttura fondamentale di tutti i silicati è formata dal gruppo (5i04)4-, nel quale 1 atomo di silicio è legato a 4 atomi di ossigeno, disposti ai vertici di un tetraedro.

Poiché i tetraedri isolati non sono stabili, essi tendono a legarsi tra loro in diversi modi, unendosi mediante i vertici oppure legandosi a ioni metallici positivi.

I silicati vengono classificati in base alle modalità con cui i tetraedri si dispongono nello spazio e possono essere divisi in due categorie:

• silicati femici, o mafici, che contengono una bassa percentuale di tetraedri, sono scuri e densi;

• silicati sialici, o felsici, che contengono un’alta percentuale di tetraedri, sono chiari e poco densi.

Genesi e processi di formazione

La genesi dei minerali avviene fondamentalmente attraverso i seguenti

processi:

• raffreddamento di una massa fusa;

• precipitazione da una soluzione per evaporazione del solvente;

• sublimazione di un gas che si trasforma direttamente in solido;

• trasformazione di un minerale solido per azione degli agenti atmosferici (minerale di alterazione);

• trasformazione di un minerale solido per effetto di temperatura o pressione in profondità (minerale metasomatico).