1) una composizione chimica ben definita (o variabile entro ambiti ristretti)
2) una disposizione ordinata e regolare degli atomi che la costituiscono, fissa e costante per ogni tipo di minerale.
I minerali sono in genere di origine inorganica, ma vengono considerati minerali anche sostanze come i carboni, gli idrocarburi e l’ambra, la cui formazione passa attraverso processi biologici.
Per rocce si intendono gli aggregati naturali di minerali (corpi inorganici formati in seguito a processi spontanei). Tuttavia, al contrario di questi ultimi, le rocce non possono essere espresse o definite mediante formule in quanto non presentano una composizione chimica definita.
Quasi tutti i minerali hanno una struttura cristallina, cioè un’«impalcatura» di atomi regolare e ordinata. Da questa struttura
invisibile si origina la forma esterna del minerale, che è invece ben visibile e altrettanto regolare e che viene chiamata abito cristallino o cristallo.
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| Struttura del salgemma |
Un cristallo, quindi, è un solido geometrico con facce, spigoli e
vertici che si originano per la crescita progressiva, atomo dopo atomo per miliardi di volte, di una struttura tridimensionale elementare di dimensioni infinitesime.
Tipici minerali a struttura cristallina sono il salgemma (cristalli a forma cubica) il quarzo, il diamante.
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| Salgemma |
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| Ghiaccio |
In alcuni minerali invece gli atomi sono disposti in modo disordinato e il solido che ne deriva non ha una forma geometrica precisa , ma è amorfo (dal greco, "privo di forma").
L'ossidiana, come il vetro, non ha una struttura cristallina, ma è amorfa.
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| Ossidiana |
Tuttavia, poiché i minerali si aggregano a formare le rocce, i singoli cristalli molto spesso non sono liberi di svilupparsi, perché sono limitati dalla presenza di altri cristalli, della stessa o di altra specie minerale.
Classi di appartenenza dei minerali principali
- Elementi nativi : metalli (oro, argento, platino, rame, ferro); semimetalli (arsenico, bismuto); non-metalli (zolfo, diamante, grafite).
- Solfuri : Galena (PbS), Pirite (FeS2)
- Ossidi e Idrossidi: Ematite (Fe2O3)
- Alogenuri : salgemma (NaCl), silvite, fluorite (CaF2)
- Carbonati : Calcite (CaCO3), Dolomite (CaMg[CO3]2)
- Fosfati : (PO4)3-: apatite, idrossiapatite, cloroapatite
- Solfati: Anidrite (CaSO4), Gesso (CaSO4-2H2O)
- Silicati : SiO4: nesosilicati, sorosilicati, ciclosilicati, inosilicati, fillosilicati, tectosilicati. Olivina (Mg,Fe)2 SiO4, granati, pirosseni (SiO3), anfiboli (Si4O21), miche, minerali argillosi (Si2O5), feldspati (SiO2), berilli, quarzo.
La classe dei silicati comprende numerosi minerali:
i silicati, infatti, formano più del 90% della crosta terrestre.
Se il carbonio è l’elemento caratteristico del mondo vegetale e animale, il silicio lo è del mondo minerale. Non è un caso che entrambi gli elementi appartengono allo stesso gruppo della tavola periodica (gruppo IV). Infatti, sia pure in modo più limitato, il silicio come il carbonio, ha la proprietà di formare catene di atomi e quindi di poter dare origine ad un’ampia gamma di composti. Nei silicati gioca un ruolo determinante l’ossigeno: non si hanno, infatti, catene –Si-Si-, bensì –O-Si-O-Si- che possono essere lineari, ramificate, cicliche, intrecciate tra loro. Tutti i silicati hanno come unità base il gruppo SiO4 in cui un atomo di silicio è al centro di un tetraedro ai cui vertici si trovano quattro atomi di ossigeno.
Questi tetraedri si possono trovare isolati, come nel caso dell'olivina (neosilicati), oppure riuniti a formare catene lineari singole (pirosseni) e doppie (anfiboli), lamine sottili (miche) o strutture tridimensionali complesse (quarzo, feldspati). Il collegamento tra i tetraedri è ottenuto per mezzo degli atomi di ossigeno, che fanno da "ponte" tra un tetraedro e l'altro. Man mano che la struttura si fa più complessa, aumenta il numero di atomi di ossigeno in comune tra i tetraedri collegati e aumenta pure il rapporto tra atomi di silicio e atomi di ossigeno (da 1:4 nell'olivina a 1:3 nei pirosseni e negli anfiboli, a 1:2,5 nelle miche e 1:2 nel quarzo), cioè, se il rapporto aumenta, il numero degli atomi di ossigeno diminuisce. La forma dei silicati varia a seconda di come i tetraedri di SiO4 si collegano tra di loro: pirosseni e anfiboli hanno forma allungata (catene di SiO4 ), le miche hanno una struttura appiattita, a lamine.
I silicati si dividono anche in:
-SIALICI (o acidi), ricchi di silicio e alluminio (quarzo, feldspati, plagioclasi)
-FEMICI (o basici), che contengono ferro e magnesio, di colore scuro (olivina, pirosseni, anfiboli)
LE ROCCE
La roccia è un aggregato naturale di più minerali
Le rocce si classificano in tre gruppi:
1- ROCCE IGNEE O MAGMATICHE
2- ROCCE SEDIMENTARIE
3- ROCCE METAMORFICHE
ROCCE MAGMATICHE
Derivano dal magma, una massa di materiale fuso, a temperatura elevatissima. Dall'interno della crosta terrestre o del mantello sottostante, dove si hanno temperature e pressioni elevatissime, il magma può risalire più in superficie, dove trova temperature più basse, quindi si raffredda e diventa solido. Si formano così le rocce magmatiche.
Le rocce magmatiche si dividono in:
i silicati, infatti, formano più del 90% della crosta terrestre.
Se il carbonio è l’elemento caratteristico del mondo vegetale e animale, il silicio lo è del mondo minerale. Non è un caso che entrambi gli elementi appartengono allo stesso gruppo della tavola periodica (gruppo IV). Infatti, sia pure in modo più limitato, il silicio come il carbonio, ha la proprietà di formare catene di atomi e quindi di poter dare origine ad un’ampia gamma di composti. Nei silicati gioca un ruolo determinante l’ossigeno: non si hanno, infatti, catene –Si-Si-, bensì –O-Si-O-Si- che possono essere lineari, ramificate, cicliche, intrecciate tra loro. Tutti i silicati hanno come unità base il gruppo SiO4 in cui un atomo di silicio è al centro di un tetraedro ai cui vertici si trovano quattro atomi di ossigeno.
Questi tetraedri si possono trovare isolati, come nel caso dell'olivina (neosilicati), oppure riuniti a formare catene lineari singole (pirosseni) e doppie (anfiboli), lamine sottili (miche) o strutture tridimensionali complesse (quarzo, feldspati). Il collegamento tra i tetraedri è ottenuto per mezzo degli atomi di ossigeno, che fanno da "ponte" tra un tetraedro e l'altro. Man mano che la struttura si fa più complessa, aumenta il numero di atomi di ossigeno in comune tra i tetraedri collegati e aumenta pure il rapporto tra atomi di silicio e atomi di ossigeno (da 1:4 nell'olivina a 1:3 nei pirosseni e negli anfiboli, a 1:2,5 nelle miche e 1:2 nel quarzo), cioè, se il rapporto aumenta, il numero degli atomi di ossigeno diminuisce. La forma dei silicati varia a seconda di come i tetraedri di SiO4 si collegano tra di loro: pirosseni e anfiboli hanno forma allungata (catene di SiO4 ), le miche hanno una struttura appiattita, a lamine.
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| L'olivina chiamata anche Peridoto è un minerale silicatico che fa parte dei nesosilicati, caratterizzati da tetraedri isolati di SiO4. |
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| L'enstatite [MgSiO3-(Mg,Fe)SiO3 ] è un ortopirosseno ricco in Mg, comune in peridotiti e gabbri; ma si trova comunemente anche in molte rocce metamorfiche di alto grado. |
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| L'antofillite è un minerale, un anfibolo appartenente al sottogruppo degli anfiboli di magnesio-ferro-manganese |
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| Il talco [Mg3Si4O10(OH)2] è un minerale, un fillosilicato di magnesio, molto diffuso sulla Terra e il cui uso è noto sin dall'antichità. |
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| Il quarzo (diossido di silicio, SiO2,[1] dal tedesco [2]) è il secondo minerale più abbondante nella crosta terrestre (circa il 12% del suo volume[3] ) dopo i feldspati. |
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| Feldspato è il nome di un importante gruppo di minerali che costituiscono probabilmente il 60% della crosta terrestre. |
I silicati si dividono anche in:
-SIALICI (o acidi), ricchi di silicio e alluminio (quarzo, feldspati, plagioclasi)
-FEMICI (o basici), che contengono ferro e magnesio, di colore scuro (olivina, pirosseni, anfiboli)
LE ROCCE
La roccia è un aggregato naturale di più minerali
Le rocce si classificano in tre gruppi:
1- ROCCE IGNEE O MAGMATICHE
2- ROCCE SEDIMENTARIE
3- ROCCE METAMORFICHE
ROCCE MAGMATICHE
Derivano dal magma, una massa di materiale fuso, a temperatura elevatissima. Dall'interno della crosta terrestre o del mantello sottostante, dove si hanno temperature e pressioni elevatissime, il magma può risalire più in superficie, dove trova temperature più basse, quindi si raffredda e diventa solido. Si formano così le rocce magmatiche.
Le rocce magmatiche si dividono in:
1-ROCCE INTRUSIVE: sono le rocce magmatiche che si sono solidificate all'interno della crosta terrestre, con un lento raffreddamento ed in condizioni di elevata pressione dovuta alle rocce soprastanti. La solidificazione dei magmi avviene a temperature superiori ai 600-700 °C ed in tempi molto lunghi, per cui i cristalli che si formano sono di grandi dimensioni con aspetto di granuli. Il magma fluido tende, inoltre, ad insinuarsi in cavità di altre rocce o di roccia da poco solidificatasi ove si solidifica esso stesso formando dei filoni o delle tasche.Le rocce intrusive possono venire alla superficie a causa dei movimenti della crosta terrestre e degli effetti demolitivi degli agenti meteorici sulle rocce soprastanti.La struttura delle rocce intrusiva è detta granitoide, dal granito che è l'elemento più rappresentativo.
2- ROCCE EFFUSIVE: sono rocce magmatiche che si solidificano a contatto con l'aria; il magma fuoriesce dalla crosta terrestre attraverso condotti o fenditure e, rapidamente, solidifica con un brusco passaggio da temperature di circa 1000 -1300 °C alla temperatura ambientale, con l'abbassamento di pressione di alcune migliaia di atmosfere e la dispersione delle sostanze gassose nell'aria. Pertanto la cristallizzazione in elementi di dimensioni visibili ( fenocristalli ) avviene solo in piccola parte in profondità e durante il passaggio attraverso la crosta, mentre la maggior parte dei fusi solidifica alla superficie in cristalli molto minuti o, in alcuni casi, in massa amorfa ( vetro ). La struttura delle rocce effusive è detta porfirica, dal porfido che è l'elemento più rappresentativo.
ROCCE SEDIMENTARIE
Originano da depositi di frammenti di rocce e minerali di diversa provenienza (sedimenti) attraverso un complesso processo che comprende le seguenti fasi:
- EROSIONE DELLA ROCCIA MADRE: l'erosione e l'alterazione chimica delle rocce esposte agli agenti atmosferici (vento, pioggia, corsi d'acqua, gelo e disgelo ecc.) determinano la formazione dei frammenti;
- TRASPORTO DEI DETRITI: i frammenti vengono successivamente trasportati per spinta meccanica dal vento, dai ghiacciai, o dalle acque;
- SEDIMENTAZIONE DEI DETRITI: i frammenti (ad esempio quando si riduce la velocità della corrente di un fiume), si depositano formando dei sedimenti, che si accumulano in strati via via sempre più spessi;
- LITIFICAZIONE: ossia, trasformazione dei sedimenti in rocce. L'accumulo dei sedimenti determina una compressione dei sedimenti più profondi che vanno incontro a una compattazione, per effetto della pressione su di essi esercitata. Alla compattazione segue poi la cementazione dei sedimenti: le acque che si infiltrano tra i sedimenti depositano varie sostanze minerali che agiscono da "cemento".
ROCCE METAMORFICHE
Derivano da rocce appartenenti ai due precedenti gruppi che hanno subito una trasformazione (metamorfosi) della composizione mineralogica e della struttura. Le trasformazioni si verificano quando le rocce si vengono a trovare in condizioni di temperatura e pressione profondamente diverse da quelle in cui si sono formate.
In ogni caso, l'aumento di pressione e temperatura modifica la struttura cristallina dei minerali, che si dispongono in modo diverso. La trasformazione delle rocce metamorfiche avviene sempre allo stato solido, cioè non raggiungono la temperatura di fusione.
Tra le metamorfiche particolarmente noti sono: i marmi, che derivano dal calcare ricristallizzato; gli gneiss, che derivano da rocce argillose (ma anche dal granito); l'ardesia derivata da un'argillite.
Buona parte di queste rocce si forma per mezzo di grandi deformazioni della crosta terrestre, che portano alla formazione di catene montuose (orogenesi).
Tipi di metamorfismo
- Metamorfismo regionale
- Metamorfismo da pressione (o da carico)
- Metamorfismo di contatto
