Esplorazione della Terra: minerali, rocce e scoperte scientifiche

La Terra – il pianeta sul quale viviamo - presenta una struttura formata da tre strati: crosta, mantello, nucleo.

Elementi e minerali terrestri

Gli elementi principali che si trovano sulla crosta terrestre e nel mantello sono il carbonio (nel “mondo organico” degli esseri viventi) e il silicio (nel “mondo inorganico” dei minerali e delle rocce).

Il nucleo ha invece una Altri elementi molto diffusi sulla Terra sono l’alluminio, il ferro, il calcio, il sodio e il potassio.

Ora, a seconda che essi contengano o meno silicio, i minerali si dividono in due gruppi: Nel gruppo dei silicati ricordiamo l’ortoclasio e l’olivina (o peridoto).

Nel gruppo dei non silicati ricordiamo invece la magnetite e l’ematite.

Le rocce sono a loro volta formate da minerali.

Le rocce possono essere – in base a quale è stato il loro processo di formazione - Il granito, per esempio, è una roccia ignea. Esso è formato da tre minerali differenti: ortoclasio, quarzo e mica.

Proprietà dei minerali

I minerali sono costituiti da elementi chimici che formano legami di tipo molecolare (dipolo-dipolo), covalenti (come gli atomi del diamante) e metallici (ioni positivi).

Tra le proprietà fisiche e chimiche dei minerali ricordiamo il Il polimorfismo è il fenomeno secondo il quale uno stesso composto può cristallizzare in modo diverso, su reticoli tridimensionali differenti.

Come il carbonio, che può generare grafite, diamante, e fullereni.

L’isomorfismo è invece il fenomeno secondo cui minerali con composizione simile cristallizzano generando la stessa struttura.

Cristallizzazione e simmetria

Ricordiamo che la cristallizzazione (che deriva dal greco kρúος perché la maggioranza dei cristalli sembrano ghiaccio solidificato) è il processo secondo cui un minerale passa dallo stato liquido allo stato solido.

La forma – così come la composizione chimica - è molto importante per un minerale. In base alla forma che esso assume, infatti, esistono differenti gruppi e sistemi cristallini.

Per valutare il gruppo cristallino a cui appartiene il minerale occorre tenere conto della geometria della disposizione delle particelle (cella elementare) e degli elementi di simmetria (secondo un piano, un asse o un centro) con ripetizioni di dimensioni analoghe.

Scoperte dei Bragg

All’inizio del ventesimo secolo, i fisici Bragg (padre e figlio), che studiavano i raggi x, realizzarono il primo spettroscopio ai raggi x, che grazie a fasci di raggi proiettati contro un minerale permettono di determinare la struttura cristallina dei minerali.

Un’altra caratteristica importante è l’indice di rifrazione.

La velocità della luce, infatti, diminuisce all’interno del cristallo. Alcuni minerali presentano dunque il fenomeno della birifrangenza, secondo cui gli oggetti appaiono attraverso il cristallo con i contorni sdoppiati.

Pirite: caratteristiche e località

La pirite è nota chimicamente anche come “solfuro di ferro”.

Si presenta in forma di cristalli cubici pentagonododecaedrici.

COLORE DEL MINERALE: giallo ottone e giallo oro pallido;

COLORE DELLA POLVERE: nero, verdastro, grigiastro;

PROPRIETA’ FISICHE: la lucentezza di questo materiale è di tipo metallico, la durezza è pari a 6,5 nella scala di Mohs e la densità è pari a 5 gr/cm³.

RARITA’ DEL MINERALE: comune.

LOCALITA’ DI RITROVAMENTO: il solfuro è abbondante e diffuso. In Italia tanti cristalli si trovano sull’isola d’Elba. A Rio Marina, invece, si trovano pentagoni dodecaedri e cubi striati (pirite triglifa) mista a calcio pirite o all’ematite o interclusa al marmo di Carrara.

Calcite: proprietà e formazione

Chimicamente la calcite è un carbonato di calcio.

Si trova sottoforma di cristalli romboedri, scalenoedri o prismatici e ha masse microcristalline compatte.

Essa è presente come MARMO SACCAROIDE, ALABASTRI (forma fibrosa), STALATTITI (concrezioni) e CALCITE ARAGONITE (polimorfismo).

COLORE DEL MINERALE: bianco o trasparente;

COLORE DELLA POLVERE: da vitreo a madreperla:

PROPRIETA’ FISICHE: la durezza è pari a 3 nella scala di Mohs e la densità è pari a 2,71 gr/cm³.

RARITA’ DEL MINERALE: molto comune. La calcite trasparente è detta anche SPATO D’ISLANDA. Essa presenta la proprietà della BIRIFRANGENZA della luce.

AMBIENTE DI FORMAZIONE: Rocce sedimentarie. Si forma da soluzioni di bicarbonato di calcio (che è un sale solubile) che, per evaporazione, diventano carbonati di calcio, e quindi alabastri e stalattiti.

Ematite: caratteristiche e origine

Dal punto di vista chimico, l’ematite è un “sequiossido di ferro”.

La sua forma è scalenoedrica ditrigonale. E’ presente in forma romboedrica e tabulare o in aggregati petaliformi, in aggregati fibroso-raggianti, con superfici reniformi o mammellonari, o in masse compatte o in masse terrose.

COLORE DEL MINERALE: grigio-acciaio e grigio verde con iridescenze;

COLORE DELLA POLVERE: grigio-nero;

PROPRIETA’ FISICHE: la lucentezza di questo materiale è di tipo metallico, la durezza è pari a circa 6 nella scala di Mohs e la densità è pari a 5,2 gr/cm³.

LOCALITA’ DI RITROVAMENTO: la si trova spesso nella parte superiore dei giacimenti di pirite e di magnetite e in arenarie rosse quarzose; sottoforma di finissime lamelle si trova in rocce eruttive alle quali conferisce una colorazione rossastra-rosa. E’ un minerale utile avendo un tenore di ferro del 70%. La varietà terrosa è usata come pigmento. I suoi giacimenti sono diffusi in tutto il mondo: Svezia, Spagna, Canada, USA e Australia. In Italia i giacimenti si trovano sull’isola d’Elba.

ORIGINE: metamorfica.