Corso di Mineralogia

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1 Corso di Mineralogia Scienze Geologiche A.A / 2017 I minerali che costituiscono le rocce (RFM: rock-forming minerals) GLI INOSILICATI

2 (2) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati

3 (3) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati rappresentazione con tetraedri delle modalità più comuni di concatenazione nei silicati: (a) neso- (b) soro- (c) ciclo- (d) ino- (c. semplice) (e) ino- (c. doppia) (f) fillo- (g) tetto-

4 (4) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati INOSILICATI Inosilicati = silicati con catene (di tetraedri) (ingl. chain silicates) Gruppi principali: Pirosseni (catena semplice) Anfiboli (catena doppia) Pirossenoidi (wollastonite, rodonite) Altri: sillimanite (Al 2 SiO 5 ), saffirina (molto raro), aenigmatite (raro)

5 (5) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati Tipi di catene possibili; alcune si trovano in un solo minerale b) pirosseni, c) wollastonite, e) rhodonite, h) sillimanite, i) anfiboli, k) jimthompsonite, l) astrofillite, m) saffirina

6 (6) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati Tipi di catene selezionate

7 (7) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati Pirosseni: inosilicati a catena semplice Formano 2 serie: serie degli ortopirosseni (opx), rombici e serie dei clinopirosseni (cpx), monoclini Formula generale XY[Z 2 O 6 ] AB[T 2 O 6 ] [Si 2 O 6 ] 4- X (A): Mg, Fe 2+, Mn Y (B): Mg, Fe 2+ Serie ortorombica X (A): Ca, Na, Fe 2+, Mn, Mg, (Li) Y (B): Mg, Fe 2+, Fe 3+, Al, Ti 4+, Cr Serie monoclina Z (T): Si, Al

8 (8) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati

9 (9) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati End members dei pirosseni a partire dalla formula generale (XYZ 2 O 6 ) possiamo costruire questi temini puri ( end members ) che comprendono quasi tutti i pirosseni Nome X (A) Y (B) Z (T) Simm. N.C Enstatite Mg Mg Si2 ort Iperstene Mg,Fe2+ Mg,Fe2+ Si2 ort Ferrosilite Fe2+ Fe2+ Si2 mon Clinoenstatite Mg Mg Si2 mon Pigeonite Mg,Fe2+,Ca Mg,Fe2+ Si2 mon Diopside Ca Mg Si2 mon Hedenbergite Ca Fe2+ Si2 mon Augite Ca,Na Mg,Fe2+,Fe3+,Al,Ti4+ (Si,Al)2 mon Jadeite Na Al Si2 mon Omphacite Na,Ca Mg,Fe,Al Si2 mon Egirina Na Fe3+ Si2 mon Spodumene Li Al Si2 mon

10 (10) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati

11 (11) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati Struttura dei pirosseni

12 (12) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati La struttura dei pirosseni è costituita da catene di tetraedri Z 2 O 6 impilate alternativamente secondo la direzione dell asse cristallografico a e sviluppate secondo c. L impilamento alternato produce siti M1 a forma di ottaedro regolare e siti M2 a coordinazione 6 (opx) o 8 (cpx). I cationi occupano i siti M1 e M2 in funzione del raggio ionico. Ca e Na occupano sempre i siti M2 e danno origine ai pirosseni monoclini

13 (13) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati Enstatite Mg 2 Si 2 O 6

14 (14) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati Diopside CaMgSi 2 O 6

15 (15) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati Diopside CaMgSi 2 O 6

16 (16) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati Jadeite NaAlSi 2 O 6

17 (17) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati Diagramma quaternario dei pirosseni (Mg, Fe, Ca px): I dati vengono rappresentati nel quadrilatero dei pirosseni (Ca,Na)(Mg,Fe 2+,Fe 3+ Al,Ti)(Si,Al) 2 O 6 L augite è il clinopirosseno più comune nelle rocce ignee, vulcaniche e plutoniche

18 (18) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati PIROSSENI* (Mg,Fe) 2 Si 2 O 6 Ca(Mg,Fe)Si 2 O 6 (enstatite, opx diopside, cpx) Soluzioni solide parziali ad alta temperatura (AT); per raffreddamento lento si ha essoluzione della componente in eccesso sotto forma di lamelle di essoluzione Ad AT cristallizza un clinopirosseno (diopside-augite) (Ca,Mg,Fe) 2 Si 2 O 6 contenente un eccesso di Mg; per raffreddamento lento il Mg in eccesso viene espulso (essoluto) e forma lamelle di pirosseno enstatitico (Mg,Fe) 2 Si 2 O 6 ; nella stessa roccia coesistono ortopirosseni (pigeonite) di formula (Mg,Fe,Ca) 2 Si 2 O 6 contenenti Ca in eccesso; in questo caso il calcio viene essoluto e forma lamelle di augite nell ortopirosseno. La roccia è una gabbro-norite del Bushveld (Sudafrica); età 2,050 Ga! * Questa diapositiva è presa dalla lezione sulle soluzioni solide

19 (19) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati Diagramma quaternario dei pirosseni (Mg,Fe,Ca px): analisi di pirosseni (opx + cpx) di rocce orogeniche Diopside-augite Di Hd Ca Mg Fe* En Ortopirosseno + pigeonite Fs

20 (20) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati Diagramma Ab-Jd + Qz

21 (21) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati Alcuni punti da ricordare sui pirosseni Sono costituenti fondamentali delle rocce ignee intrusive (gabbri) ed effusive (basalti, andesiti) Sono costituenti fondamentali delle rocce ultramafiche che costituiscono il mantello (opx magnesifero: bronzite) La giadeite indica condizioni metamorfiche di altissima pressione La giadeite forma la giada, una gemma di elevato valore Lo spodumene, LiAlSi 2 O 6 è un minerale raro da cui si estrae il litio Uso gemmologico limitato (diopside, spodumene)

22 (22) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati Anfiboli: inosilicati a catena doppia Y 7 Z 8 O 22 (OH) 2 (serie rombica; meno diffusi) W 0-1 X 2 Y 5 Z 8 O 22 (OH) 2 (serie monoclina, i più diffusi) A 0-1 B 2 C 5 T 8 O 22 (OH) 2 W (A) = Na, K Y (C) = Mg, Fe 2+ (serie rombica) X (B) = Ca, Na (serie monoclina) Y (C) = Mg, Fe 2+, Fe 3+, Al, Ti (serie monoclina) Z (T) = Si, Al

23 (23) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati

24 (24) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati Formula degli anfiboli [Si 4 O 11 (OH)] 7- (x 2) [Si 8 O 22 (OH) 2 ] 14- Y 7 Z 8 O 22 (OH) 2 X 2 Y 5 Z 8 O 22 (OH) 2 Per ricordarsi la formula (complessa!) degli anfiboli è utile disegnare la doppia catena, identificare l'unità di ripetizione, posizionare gli ossigeni e ricordarsi che deve essere inserito un (OH). La formula viene raddoppiata per evitare un numero dispari di cariche.

25 (25) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati

26 (26) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati

27 (27) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati Struttura degli anfiboli Notare la somiglianza con la struttura dei pirosseni ma con un numero più elevato di siti (M1, M2, M3, M4, A) che determina una elevata complessità strutturale e una decisamente maggiore variabilità composizionale

28 (28) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati

29 (29) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati Tremolite Ca 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH) 2

30 (30) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati orneblenda K 0.x (Ca,Na) 2 (Mg,Fe 2+,Fe 3+,Al,Ti) 5 (Si,Al) 8 O 22 (OH,F) 2 Na << Ca; Mg+Fe >> Al(Y)+ Ti; Al(Z) < 25%

31 (31) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati I-beams in px e anf: origine delle sfaldature

32 (32) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati Alcuni punti da ricordare sugli anfiboli - Costituenti importanti di rocce ignee intrusive (dioriti, tonaliti) ed effusive (daciti) - Costituenti fondamentali di rocce metamorfiche (anfiboliti) - Il glaucofane indica condizioni di alta pressione - Alcune varietà sono fibrose e costituiscono amianti (tremolite, riebeckite, crocidolite, amosite ). Si tratta di minerali molto pericolosi (naturalmente solo le varietà fibrose) per la salute.

33 (33) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati Altri inosilicati da ricordare Pirossenoidi: Wollastonite, CaSiO 3 (RU = 3; Ca 3 Si 3 O 9 ) Rodonite, MnSiO 3 (RU = 5; (Mn,Fe,Ca) 5 Si 5 O 15 ) Sono inosilicati con catene attorcigliate, relativamente rari ma interessanti. La wollastonite viene utilizzata nell industria ceramica e come filler (= additivo di plastiche, gomme ecc.). La rodonite si usa come materiale ornamentale (Mn = colore rosa). Sillimanite: catena doppia particolare con alternanza 1:1 di tetraedri centrati da Si e Al

34 (34) - Mineralogia 2016/2017_RFM-inosilicati Proiezione delle catene in px, anf e silicati con catene che si estendono verso i silicati a strati