Caratteristiche, classificazione e formazione dei minerali nella litosfera

Composizione della litosfera

La litosfera è uno strato composto dalla crosta terrestre e dalla parte superficiale del mantello, ed è formata da rocce, ovvero aggregati di minerali.

Gli elementi che compongono la litosfera sono 8, ed i più sostanziosi sono l’ossigeno, presente al 46% e il silicio, al 28%. Questi elementi, non coincidono con quelli degli esseri viventi (carbonio, zolfo ecc.), ad eccezione appunto dell’ossigeno. Essi, combinandosi con elementi metallici, vanno a formare i minerali.

I minerali:

Caratteristiche dei minerali

Un minerale è un corpo inorganico, naturale, per lo più solido. Ognuno di essi può essere distinto da tutti gli altri esistenti grazie a caratteristiche chimiche e fisiche ben precise.

I minerali sono inizialmente distinti in:

• Elementi (oro, zolfo…)

• Composti: ovvero combinazioni di atomi (quarzo…), che differiscono dalle miscele perché gli atomi si legano con rapporti ben precisi.

• Soluzioni solide: miscele con la stessa composizione che però differiscono grazie al modo con cui le particelle si dispongono e dalle quantità presenti.

Le strutture dei minerali:

Strutture cristalline dei minerali

Ogni minerale si distingue da un altro, anche grazie alla sua forma, detta struttura cristallina. Un cristallo è un corpo solido con forma esterna poliedrica delimitata da facce, il cui contatto forma degli spigoli. Essi sono costanti per una determinata sostanza. Nel caso essi non si dispongano in modo corretto, si parla di “struttura amorfa”, e se riscaldati non fondono, ma rammolliscono; e se si rompono, lo fanno su superfici curve.

La struttura cristallina, nasce dalla “cella elementare”, ovvero una forma che si ripete per determinare l’abito cristallino, ed è il più piccolo aggregato di un cristallo.

I raggruppamenti di cristalli sono divisi in:

• Geminati: raggruppamento di cristalli con aspetto regolare.

• Geoidi: cavità chiuse al cui interno vi è un aggregato di cristalli irregolari.

• Duse: superficie di cristalli irregolari.

Le proprietà dei minerali:

Proprietà fisiche dei minerali

Fisiche:

• Densità: rapporto tra la massa e il volume.

• Durezza: la resistenza alla scalfittura, e dipende dai legami. Essa viene definita attraverso la Scala di Moss, in cui vengono rappresentati 10 gradi di durezza, che va da “tenero” al diamante. Ogni minerale può essere scalfito solo con quelli di grado superiore.

• Scalfittura: proprietà di rompersi lungo superfici piane. La rottura può essere: concoide (tonda, come l’opale), fibrosa (amianto), e terrosa (laussite).

• Elasticità: la capacità di modificarsi sotto una forza, e poi tornare come all’origine.

• Plasticità: la capacità di deformarsi, senza tornare alla forma originale.

• Malleabilità: la capacità di essere deformato attraverso pressioni o urti, senza subire modificazioni strutturali, e senza presentare screpolature o fratture.

• Duttilità: può subire con forze di trazione deformazioni plastiche tali da poter essere ridotto in fili sottili.

• Magnetica: un materiale magnetico risente della forza di un campo magnetico.

• Elettrica: il livello di conducibilità elettrica.

• Termica: il livello di conducibilità termica.

Proprietà ottiche e organolettiche

Ottiche:

• Colore: esso dipende dalla presenza di impurità e dal modo in cui il minerale assorbe le lunghezze d’onda dello spettro visibile, e da come le riflette. Possono essere:

1. Idiocromatici: dovuti alla composizione chimica.

2. Allocromatici: dovuti alle impurità.

• Lucentezza: misura il grado in cui la luce viene riflessa dalle facce. Essa può essere:

1. Metallica: il minerale assorbe, ma non riflette luce (opaco).

2. Non metallica (trasparente).

3. Vitrea

4. Adamantina (diamante)

• Luminescenza: l’emissione di una determinata lunghezza d’onda, creata da un sollecitazione fisica, e può essere:

1. Fluorescenza: se dopo essere stata sollecitato, la luminescenza cessa.

2. Fosforescenza: se dopo essere stata sollecitato, il minerale rimane luminescente.

Organolettiche:

• Tatto

• Gusto

• Olfatto

Classificazione chimica dei minerali

La classificazione dei minerali:

Essa si basa sulla composizione chimica del minerale, ed è divisa in otto classi.

• Elementi nativi: i minerali composti da un solo elemento (es. oro, argento)

Tutti gli altri prendono il nome dal metallo presente maggiormente.

• Silicati (silicio)

• Ossidi (ossigeno)

• Solfuri (zolfo)

• Solfati (gruppo CaSo4)

• Carbonati (carbonio)

• Alogenuri (alogeni)

• Fosfati (fosforo)

Silicati e loro classificazione

I Silicati:

I silicati sono i minerali composti con silicio e ossigeno, e tutti (tranne la silice) contengono elementi metallici. Tutti hanno la stessa struttura di base (gruppo silicato), ovvero 1 atomo di Silicio e quattro di Ossigeno con carica negativa. Questi si legano in una forma tetraedrica, che tuttavia è instabile a causa dei quattro atomi ossigeno con carica negativa. Per stabilizzarsi, quindi si legano ad altri tetraedri o a ioni positivi, oppure sia a tetraedri che ioni metallici positivi.

Esistono due categorie di silicati, e si suddividono in base alla quantità presente di tetraedri e di ioni metallici:

• Femici: in cui la percentuale di ioni metallici presenti è maggiore rispetto a quella dei tetraedri. Solitamente sono più scuri e densi. (es. ferro, magnesio)

• Sialici: la percentuale di tetraedri presenti è maggiore rispetto a quella degli ioni metallici. Sono più chiari e meno densi. (es. silicio, alluminio)

C’è una classificazione dei silicati, in base a come i tetraedri si legano tra loro:

• Nesosilicati: tetraedro isolato. Per stabilizzarsi, l’ossigeno si lega con dei cationi. Solitamente hanno una densità elevata e sono molto compatti. (es. zirconi)

• Sorosilicati: coppia di tetraedri che condividono un vertice. (es. calamina)

• Ciclosilicati: catena di tetraedri che si chiude ad anello, il quale può essere formato da 3,4 o 6 tetraedri. (es. tormalina)

• Inosilicati: i tetraedri formano delle catene, che possono essere

1. Semplici (es. pirosseni)

2. Doppie (es. anfiboli)

• Fillosilicati: ogni tetraedro si lega con 3 atomi di ossigeno di altri tre tetraedri. Sono solitamente di facile sfaldatura. (es. mica)

• Tectosilicati: 4 atomi di ossigeno vengono condivisi con quattro tetraedri, che vanno a formare una struttura spaziale. (es. feldspati)

Formazione dei minerali

La formazione dei minerali:

I minerali possono fo

rmarsi in superficie o in profondità. La loro formazione è causata da variazioni di temperatura o pressione. Se essa avviene lentamente vengono a formarsi dei cristalli, se invece avviene troppo velocemente, si formano minerale amorfi.

Ogni minerale ha una determinata temperatura in cui si solidifica, e risente dei cambiamenti di pressione.

La minerogenesi può essere:

• Magmatica: quando il minerale è il risultato della solidificazione della componente liquida del magma, dovuta al suo raffreddamento.

• Per sublimazione: quando dei gas o dei vapori emessi nelle zone vulcaniche passano per sublimazione dallo stato aeriforme a quello solido cristallino.

• Da soluzione: quando una soluzione diventa sovrasatura, quindi è presente più soluto rispetto alla solubilità, e le sostanze disciolte si depositano.

• Per trasformazione: quando avviene per alterazione di un minerale già presente.