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Roberta Oberti CNR - Istituto di Geoscienze e Georisorse Pavia

Gli anfiboli: una cristallochimica complessa deve essere studiata con un complesso di tecniche analitiche. Roberta Oberti CNR - Istituto di Geoscienze e Georisorse Pavia. Complessità strutturale. A (2). H. T (2). O(3). M (1). M (4). T (1). M (2) M (3 ) M (2 ).

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  1. Gli anfiboli: una cristallochimica complessa deve essere studiata con un complesso di tecniche analitiche Roberta Oberti CNR - Istituto di Geoscienze e Georisorse Pavia

  2. Complessitàstrutturale A(2) H T(2) O(3) M(1) M(4) T(1) M(2) M(3) M(2) A(m)

  3. 01+ 2+ 4+ 3+ 1-2- Complessitàcristallochimica Formula unitaria:A0-1B2C5 T8O22W2 A = , Na+, K+, Li+, Ca2+, Pb2+1 sito B = Li+, Na+, Ca2+, Mg2+, Mn2+, Fe2+1 sito M(4) C = Mg2+, Fe2+, Mn2+, Al3+, Fe3+, Mn3+, Ti4+, Li+3 siti M(1) M(2) M(3) T= Si4+, Al3+, Ti4+ 2 siti T(1) T(2) W = (OH)-, F-, Cl-, O2- 1 sitoO(3) 2 1 La componente oxo aumenta la quantità di cationi C ad alta carica e ne inverte l’ordinamento (da M(2) a M(1), M(3) Sono termini di soluzioni solide complesse

  4. Classificazione e nomenclatura: una storia infinita? • Leake (1968): calcicamphiboles • Leake (1978): primo schema approvato dall’IMA – A,B,T • Leakeet al. (1997): 10 anni e 1200 pagine di discussione (cariche ed elementi dominanti e uso di A,B,C bocciati) • Leakeet al. (2003): adattato (malamente) alla scoperta dei anfiboli con Li in C genera mostri • IMA CNMNC (2008): nuovo Sub-committee on amphiboles • Hawthorneet al. (2012): basata su cariche ed elementi dominanti e A,B,C. Riconosce finalmente il ruolo basilare della componente oxo

  5. Perchéquestastoriatormentata? • Si tratta di un gruppo importante di minerali delle rocce con notevole valenza petrogenetica • Esiste una copiosa letteratura, mineralogica ma soprattutto petrologica  anfiboli come indicatori/”definitori” • Si è sempre preferito cambiare il meno possibile • Si sono soltanto discreditati nomi “di tradizione” • Si sono ignorate le componenti che negli ultimi anni si sono dimostrate frequenti e/o misurabili (Fe3+/Fe2+, O2-, Li) • Ironia della sorte: • Li era presente nelle “vecchie” analisi chimiche per via umida • Anfiboli definiti originariamente come anidri

  6. Leake et al. 1978-2003 basavano la classificazione sui cationiA, B, T e definivanoiconfinisulla base disogliestechiometriche(> 1 apfu) • T= Si4+, Al3+, Ti4+ mail Si è sempredominante • la componenteoxo (bilanciata in C) diventairrilevante • CLie CR3+sono “invisibili” B(Mg, Fe, Mn, Li)2 E inoltre: • limiticomposizionalistravaganti • dove i termini menofrequentioccupano lo spaziomaggiore • dove la vicarianazacompletatraBNa e BLivieneignorata Mg-Fe- Mn-Li amphiboles Na-Ca-Mg-Fe-Mn-Li amphiboles Ca amphiboles Na-Ca amphiboles Na amphiboles BCa2 BNa2

  7. Con ilnuovo schema: La classificazionesibasasuglianioni in W e sui cationi in B, A e C e soprattuttosulcriteriodelladominanzausatosia per la valenzache per la specie chimica Quindiilsupergruppodeglianfibolisi divide in: 1. 2 gruppi, cioèO2- (oxo) o (OH,F)-dominanti in W 2. (OH,F)-: sidividono in 8 sotttogruppia seconda del catione o gruppodicationidominanti in B 3. irootnamesonodefinitisulla base divaloriinteridellecariche in A e C* • iprefissisonodefiniti in base aicationidominantitragliisovalenti in A e C, partendo (quasi) sempredallecomposizioni con ANaC(Mg, Al) [tranne per riebeckite, arfvedsonite, hastingsite, orneblenda]. Na Ca2 (Mg4.20Fe3+0.45Cr0.15Al0.20) (Si6Al2) O22 (OH)2 ferri-pargasiteanche se Fe3+ << 1.0 apfu * A = Na + K + 2 ACa C = Al + Fe3+ + Mn3+ + Cr, Sc, V.... + 2 Ti4+ - O2- - CLi

  8. Supergruppo degli anfiboli Dellaventuraite Obertiite Ungarettiite Kaersutite Gruppo: W(OH,F,Cl) dominante Gruppo:WO dominante Sottogruppo sodio- magnesio-ferro-manganese Sottogruppo litio- magnesio-ferro-manganese Sottogruppo magnesio-ferro-manganese Sottogruppo litio- calcio Sottogruppo calcio Sottogruppo litio Sottogruppo sodio Sottogruppo sodio calcio Rootname 6 Rootname 7 Rootname 8 Rootname 9 Rootname 10 Rootname 11 Rootname 12 Rootname 13 Rootname 14 Rootname 15 Rootname 16 Rootname 22 Rootname 23 Rootname 24 Rootname 25 Rootname 26 Cummingtonite Grunerite Rootname 3 Tremolite Magnesio-orneblenda Tschermakite Edenite Pargasite Sadanagaite Cannilloite Rootname 4 Hastingsite Clino-holmquistite Pedrizite Rootname 5 Glaucofane Eckermannite Nyböite Leakeite Riebeckite Arfvedsonite Winchite Barroisite Richterite Katophorite Taramite Rootname 17 Rootname 18 Rootname 19 Rootname 20 Rootname 21 Ma la loro stabilità è stata confermata da sistematiche sintesi BR3+ BR2+ BR4+

  9. un tetraedro regolare diviso in blocchi omogenei • Compatibile con le osservate soluzioni solide complete tra cationi isovalenti in B

  10. Un po’ dipulizia: • Alcuni end-member sonostatiridefiniti: kaersutite = NaCa2(Mg3Ti4+Al)(Si6Al2)O22O2 quasi tutti riportati a CMg, CAl • I cosiddettigroup-5 amphiboles(Leake et al. 2003; cf. parvo-mangano ....) sonocancellati • I prefissi“sodic” e “magnesio” sonoaboliti(trannemagnesio-orneblenda), e iprefissisiriferisconosoltantoaicationi C • Si usaunasequenzadiprefissianalogaalla formula,. proto-potassic-ferro-ferri-fluoro-sempreseparatida “-”

  11. Cosa serve ora per classificarecorrettamente un anfibolo: • E’ fondamentaleavere un ordinamentocorrettodeicationi (conoscerebene la cristallochimica) • La stimaaccurata del rapporto Fe3+/Fe2+diventaessenziale (calcolocaricanetta) • Serve un approcciomultianalitico: le analisiMössbauere SREF possonodiventarefondamentali • La errata stechiometriadeicationi C nelricalcolodelleformule EMP diventa un indicatoreutilissimo: • Se > 5 aumentare Fe3+ (oxo), se < 5 controllareil Li • Bisognaquindiincrociareinformazioniindipendenti

  12. Serve un modello cristallochimico! Esempi: ordinamento cationico BMg2CMn3Mg2TSi8O22 (OH)2 mangano-cummingtonite? NO! BMn2C(Mn1Mg4) TSi8 O22 (OH)2 (clino)-suenoite ANaBLi2C(Mg4Fe3+1) TSi8 O22 (OH)2 ferri-rootname5 or or ANaB(LiMg) C(Mg3Fe3+1Li) TSi8 O22 (OH)2 rootnamex Serve SREF!

  13. Esempi - Come individuare, assegnare e quantificare il litio • deviazioni nella formula chimica (ΣC < 5 apfu, bassi Ca e Na) • analisi SIMS, LA-ICP-MS, analisi per via umida • spiegabili con basso ss in M(4) e/o in M(3) (da SREF) • Cf calibrazioni SIMS/SREF ss in C

  14. Esempi - Fe3+/Fe2+ e deprotonazione serve: Mössbauer o SIMS o FTIR o SREF ma per capire se Ti è in M(1) (deprotonazio-ne) o M(2) (bilancia TAl) serve SREF Na Ca2 (Mg2.2Fe2+2.0Ti0.2Al0.6) (Si6Al2) O22 (OH)2 pargasite o Na Ca2 (Mg2.2Fe2+1.6Fe3+0.40Ti0.2Al0.6) (Si6Al2) O22 (OH1.6O0.4) oxo-richpargasiteo Na Ca2 (Mg2.2Fe3+2.0Ti0.2Al0.6) (Si6Al2) O22 O2 oxo-pargasite? o termini intermedi? Per ricalcolare le formule, usare Ti come proxy: O2- = 2 Ti Ma è molto approssimativo!!

  15. Esempi - Come individuare e quantificare la deprotonazione Dalla analisi, solo per via SIMS in situ o tecniche di bulk, o stima Fe3+/Fe2+ oppure in via indiretta da SREF (dopo calibratura SREF/SIMS FTIR polarizzato e dopo calibratura E capire quale è il meccanismo o il processo (durante o dopo la cristallizzazione)

  16. Esempi - Come assegnare correttamente il titanio In M(1) alto Beq rispetto M(2), M(3) vedi deprotonazione In M(2) vedi correlazione mbl vs. < ri> In T(2) anomalie nei dati SREF e negli spettri FTIR Per fortuna solo nelle richteriti cristallizzate ad alta T e medio-bassaP

  17. Esempi – Quantificazione e disordine di Al nei tetraedri NB non è rilevante per un nuovo minerale ma lo è per verificare se la formula è corretta

  18. Esempi - Disordine Al negli ottaedri

  19. Morale: Se lavorate su anfiboli o se volete caratterizzare un nuovo minerale: Fondamentale ricalcolare le formule e verificare la correttezza cristallochimica Fondamentale/utilissimo utilizzare più tecniche indipendenti SREF spesso risolve molti problemi (meglio se è disponibile uno studio di base, che ha portato a modelli ed equazioni) Per gli anfiboli, vi forniamo un piccolo/grande aiuto: AMPH2012 http://www_crystal.unipv.it/labcris/AMPH2012.zip.

  20. Ed un po’ di bibliografia: Hawthorne F.C., Oberti R. (co-chairs), Harlow G.E., Maresch W.V., Martin R.F., Schumacher J.C., Welch M.D. (2012) Nomenclature of the amphibole supergroup. American Mineralogist, 97, 2031-2048. Oberti R., Cannillo E., Toscani G. (2012) How to name amphiboles after the IMA2012 report: rules of thumb and a new PC program for monoclinic amphiboles. PeriodicodiMineralogia, 81, 2, 257-267. Locock A: An Excel spreadsheet to classify chemical analyses of amphiboles following the IMA 2012 recommendations. Computer and Geosciences, coming soon.

  21. Oppure….. IGG Pavia oberti@crystal.unipv.it

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