Giacitura e origine dei minerali
Nello studio dei minerali è di notevole rilievo anche la loro giacitura, che può indicarci, con buona approssimazione, l'epoca di formazione del minerale stesso. La giacitura può essere primaria, se il minerale si trova lì dove si è formato; secondaria, se il minerale si trova in un terreno di trasporto, ossia se è stato allontanato dal luogo di origine da forze naturali. Per la forma il giacimento può distinguersi in strati e ammassi di minerale di piccolo spessore, ma di notevole sviluppo nel senso della lunghezza e della larghezza ; in filoni, ossia masse di minerali generalmente metallici, che riempiono spaccature di rocce, precedentemente formatesi; dicchi o giacimenti di minerali non metalliferi, formati da magma solidificatosi entro spaccature della crosta terrestre.
La formazione dei minerali è strettamente collegata ai processi genetici delle rocce della crosta terrestre, pertanto i minerali hanno origine: magmatica (o eruttiva), se emessi dai vulcani; sedimentaria, se formati da depositi subacquei o terrestri di materiale derivato dal disfacimento o da resti di vita antica; metamorfica, se derivati dalla trasformazione delle rocce eruttive e sedimentarle sulle quali hanno agito agenti naturali.
Genesi magmatica
Il processo magmatico (o eruttivo) produce minerali, solitamente cristallizzati, in fasi diverse, che partono da quella ortomagmatica e arrivano a quella idrotermale di bassa termalità. Le varie fasi di cristallizzazione prendono il nome di ortomagmatica, pegmatitlea, pneumatolitica, idrotermale. Un magma e una massa fusa ad alta teniperatura, costituita da numerosissimi elementi, tra cui alcuni volatili. Predomina il silicio, seguito dall'alluminio, dal calcio, dal magnesio, dal sodio, dal potassio, dal ferro, dal vapor d'acqua ecc. I magma si trovano solitamente a grande profondità, si presume a oltre 20.000 metri, ma possono portarsi a profondila minori e anche uscire in superfie sotto forma di lava. Quando un magma, per ragioni diverse, si trova in ambiente di temperatura inferiore a quella di fusione, tende a raffreddarsi e, se il raffreddamento avviene in prufondità, a cristallizzare. La cristallizzazione non è simultanea, ma graduale e selettiva. Se la massa magmatica è molto profonda le mineralizzazioni saranno abbondanti di minerale, ma povere di specie. Se la massa magmatica è secondaria e più vicina alla superficie, le mineralizzazioni saranno scarse, ma ricche di specie.
Fase ortomagmatica (>650-700 °C): Cristallizzazione della maggior parte del magma. I componenti volatili (vapore acqueo, fluoro, boro e cloro) si concentrano nelle porzioni ancora fuse aumentando la pressione e mantenendo la fluidità a temperature più basse. Tra i minerali essenziali cristallizzano per primi quelli accessori (zircone, apatite, titanite) poi quelli femici, costituiti da silicati di ferro e magnesio (olivina, pirosseni, anfiboli, biotite) e infine i plagioclasi, l'ortoclasio e il quarzo.
Fase pegmatitica (<700-650 °C): In questa seconda fase cristallizza il residuo magmatico ancora fuso, ricco di sostanze volatili (fluoro, cloro, boro e vapor d'acqua) ed elementi chimici ancora liberi che non non si sono inseriti nei reticoli cristallini dei minerali consolidati nella fase precedente. È questa la fase pegmatitica, che avviene a temperatura più bassa, ma a pressione più alta di quella ortomagmatica. In questa fase si formano molti minerali ricercati dai collezionisti (berillo, smeraldo, corindone, zircone, topazio). Le deposizioni di minerali avvengono nelle fratture per abbassamento di temperatura, i minerali hanno grandi dimensioni e spesso sono ben conformati. Principalmente sono feldspati alcalini (ortoclasio, microclino, amazzonite, albite), quarzo e miche (muscovite, flogopite, biotite).
Fase pneumatolitica (550-370 °C): Fase quasi ultimata di cristallizzazione del magma. Rimangono piccole quantità di sostanze residue e una grande quantità di vapori e gas che tendono a liberarsi dal magma stesso. I vari componenti gassosi reagiscono chimicamente tra loro e, se sono presenti rocce carbonate, danno origine a un metamorfismo di contatto. Tra i minerali di genesi pneumatolitica vi sono la molibdenite, la cassiterite, la scheelite, l'ilvaite, la vesuviana, la fassaite, la grossularia, la spessarite.
Fase idrotermale (<370
°C): L’ultima
fase del processo magmatico.
Condensazione di abbondante vapore acqueo, con la
formazione di soluzioni acquose che
iniziano
a circolare nelle fratture della
roccia e nelle rocce porose. Tali soluzioni depositano
i sali
disciolti dando origine alla maggior
parte dei filoni metalliferi.
A seconda
della temperatura alla quale avviene la
cristallizzazione si parla di genesi ad
alta, media
e bassa termalità. Alta
termalità: giacimenti di oro, di argento, di uranio, di pirite
e
calcopirite. Media termalità: giacimenti
di solfuri misti di Cu, Pb, Zn, Au, Ag.
Bassa termalità: antimonite, cinabro,
realgar, orpimento, zolfo.
Genesi sedimentaria
Nella
genesi sedimentaria i minerali derivano da rideposizione di sostanze, che già
costituivano minerali e che sono state, per azioni diverse, o portate in
soluzione o trasportate meccanicamente e rideposte. Per quello che riguarda la neoformazione di minerali, assumono più importanza le genesi sedimentarie per deposito chimico e biochimico. Il carbonato acido di calcio è solubile, ma per stillicidio o a contatto con vegetali, perde biossido di carbonio trasformandosi in carbonato di calcio insolubile forma ndo cristalli di calcite. Questo è il fenomeno tipico della formazione di stalattiti e stalagmiti nelle grotte calcaree. Il fenomeno è accelerato, quando le acque che attraversano una regione calcarea sono termali, in quanto possono portare in soluzione maggior quantità di sali. Si formano in tal modo molti minerali di alluminio, nella maggior parte dei casi allo stato colloidale, tra i quali i più noti sono la gìbbsite, il diasporo, la bohemite. Miscele di questi minerali con ossidi di ferro ed altre impurità danno le bauxiti. Alcuni minerali si formano per evaporazione di soluzioni di acque salmastri (evaporiti), in questo ambiente si forma il salgemma (alite), la calcite, la dolomite, il gesso e l'anidrite. Di genesi sedimentaria dì tipo biochimico è lo zolfo, che sembra accertato formarsi per riduzione del gesso da parte di batteri. Origine biochimica ha anche il ferro delle paludi, costituito da limonite associata a chamosìte e siderite. Le soluzioni derivate dall'alterazione dei minerali, che scendono a maggiore profondità, allontanandosi dal contatto con l'atmosfera, ridepositano i sali disciolti in ambiente riducente, formando spesso arricchimenti, che, in alcuni casi, possono venire sfruttati industrialmente (rame, argento, calcosina, covellina).
Genesi metamorfica
La genesi metamorfica dei
minerali non è esattamente coincidente con quella delle rocce. Abbiamo, infatti, rocce di metamorfismo di contatto, che si formano quando masse magmatiche
trasformano con gas e soluzioni le rocce incassanti. Invece il metamorfìsmo tettonico, in cui agiscono temperatura e pressione, provoca paragenesi caratteristiche, costituite da minerali che sono in equilibrio solo in quelle determinate condizioni di temperatura e di pressione. Di solito si considerano tre tipi di ambiente, caratterizzati dalla profondità: l'epizona, che va da 5.000 a 6-7.000 metri di profondità, la mesozona, che va da 6-7.000 metri a 12.000 metri, la catazona, che si spinge da 12.000 a circa 20.000 metri di profondità. Al disotto vi è la zona magmatica. Nell'epizona troviamo minerali che contengono nella loro molecola acqua o ossidrili e spesso sono lamellari (fillosilicati) o fibrosi (inosilicati). Tra questi minerali, che derivano dalla trasformazione di altri minerali preesistenti, si possono ricordare la sericite (varietà di mica muscovite), l'illite, la clorite, il serpentino, la tremolite, l'actinoto, il talco, l'albite, l'epidoto, la titanite. Tra i minerali più caratteristici della mesozona si trovano la muscovite, la biotite, la cianite, il granato, l'orneblenda, la staurolite. Nella catazona i minerali che si formano sono generalmenter anidri e, in molti casi, sono simili a quelli che si formano per via magmatica. Caratteristiche di questa zona sono la sillimanite, la cordierite, la grafite, il granato almandino, l'ortoclasio, il plagioclasio basico, i pirrosseni, l'olivina.
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