Minerali, rocce e magmi

1. 0 Minerali, rocce e magmi

2. La costituzione della Terra e dalla sua composizione La composizione della crosta terrestre, su cui viviamo.

3. composizione della crosta terrestre • ossigeno: 46,6%; • silicio: 27,7%; • alluminio: 8,1%; • ferro: 5,0%; • calcio: 3,6%; sodio: 2,8%; potassio: 2,6%; magnesio: 2,1% • costituiscono quasi il 99% e sono detti elementi maggiori. • Fosforo, titanio, e manganese 1% e 0,1% elementi minori. • Gli altri elementi (inferiori allo 0,1%) sono detti elementi in traccia.

4. I minerali Minerale Latino medievale mineralis Parola gallica meìina Metallo grezzo I minerali sono Sostanze naturali Composizione chimica costante Forma e caratteristiche fisiche specifiche Generalmente sostanze inorganiche e solide

5. Granito = roccia ignea intrusiva composta essenzialmente da: ROCCIA Aggregato naturale di uno o più minerali Minerali di tipo diverso (es. granito, basalto) roccia polimineralica Un solo tipo di minerale (es. travertino, dunite) roccia monomineralica Feldspati Quarzo Biotite

6. Ma qualicaratteristiche ha un minerale? • Materialenaturale • Compostoinorganico • Specificacomposizionechimica • Strutturacristallinadefinita • Proprietàfisicheben definite

7. Struttura cristallina • Un cristallo è una formazione minerale solida che ha una disposizione periodica e ordinata di atomi ai vertici di una che si chiama reticolo cristallino; la presenza del reticolo conferisce al cristallo una forma geometrica definita.

8. Proprietà fisiche dei minerali Esistono circa 3000 tipi di minerali ….da qui la necessità di classificarli … ma come? Durezza Proprietà fisiche Colore Lucentezza Struttura cristallina Proprietà magnetiche Densità Sfaldatura

9. Durezza Definizione:resistenza che oppone quando viene scalfito Ogni minerale scalfisce quello che lo precede e viene scalfito da quello che lo segue Particolarità: Diamante e grafite stessa composizione chimica ma con classi di durezza diverse: -grafite primo o secondo grado; -diamante decimo grado.

10. Sfaldatura La sfaldatura è la tendenza dei minerali a rompersi parallelamente a piani di atomi. Numerosi minerali (come il quarzo e l'opale) non si sfaldano ma si spezzano irregolarmente: le fratture si distinguono in piane, disuguali, concoidi, ruvide. Diamante Grafite

11. Lucentezza indica il modo di riflettere la luce. La lucentezza dipende dal rapporto tra la quantità di luce che viene riflessa e quella che viene rifratta ed assorbita;. IMPORTANZA La lucentezza é un parametro commercialmente importante, la più apprezzata é senz‘altro quella adamantina, tipo di lucentezza che rende spessoindimenticabile un minerale o una gemma Vitrea Metallica Adamantina salgemma Salgemma NaCl

12. Densità densità da 1 a 2 : minerali leggeri • densità da 2 a 4 : minerali medi • densità da 4 a 6 : minerali pesanti • densità superiore a 6:minerali molto pesanti Peso del minerale Densità Peso di un ugual volume di acqua

13. Struttura cristallina ordinata Reticolo cristallino Minerale cristallino Disposizione atomi e molecole disordinata Minerale amorfo

14. Trasparenza Trasparente Opaco Traslucido La maggior parte dei minerali metallici è opaca trasmette luce ed attraverso il quale è possibile osservare un oggetto. Non consente una visione nitida dell’oggetto Quarzo Impermeabile alla luce Trasmette la luce diffondendola ma non è trasparente Gesso

15. Colore incolori: assorbono tutte le radiazioni Colorati: assumono il colore delle lunghezze d’onda che riflettono La colorazione non sempre può essere utilizzata per il riconoscimento di un minerale Minerali idiocromatici Minerali allocromatici dipende dalla presenza di impurità. difetti strutturali nel reticolo (centri di colore) Il colore dipende esclusivamente dalla sua composizione chimica. Sono quindi dotati di colore proprio

16. CLASSIFICAZIONE dei minerali (l'elenco comprende solo i minerali che più frequentemente sono presenti nelle rocce): • ELEMENTI: Cu, Ag, Au, C (diamante, grafite) • OSSIDI: quarzo SiO2, bauxite (Al2O3.3H2O) ematite Fe2O3e magnetite • CARBONATI: calcite CaCO3 , dolomite Ca, Mg (CO3)2 • SOLFATI: gesso CaSO4.2 H2O • FOSFATI: apatite (fosfato di Ca e altri elementi) • SOLFURI: pirite FeS2 • ALOIDI o Alogenuri: salgemma NaCl fluorite CaF2 • SILICATI: silicio, ossigeno e metalli e sono caratterizzati dalla presenza di tetraedri ("piramidi" a base triangolare con quattro facce eguali tra loro) corrispondenti al gruppo (SiO4)4- .

17. Quando e perchèsiformanoiminerali? • Cristallizzazione per raffreddamento • Precipitazione a basse temperature • Ricristallizzazione (allostatosolido) • Unacaratteristicaessenzialedeiminerali è la lorostrutturacristallina. • Il termineCristallo non indicaqualcosadigrande o necessariamentebelloesteticamente. • Il vetro non è un mineraleperchè: non ha nèstrutturecristallinenèspecifichecomposizionichimiche.

18. Definizionediroccia. Problemi 1) Nelladefinizionedirocciasiprescindedallecaratteristichemeccanichedellasostanza (ossia se ilmaterialechestiamoconsiderando è coerente o incoerentemeccanicamente): Sabbia: aggregatodipiùminerali (quindiroccia) Arenaria: aggregatodipiùminerali (quindiroccia) 2) Cisonoroccecomposteinteramentedavetro (ossidiane). Ma allora non sonorocce! (aggregatodipiùminerali). Per questoparadossosiparlaanchedimineraloidi. 3)Cisonoroccecomposteanchedamaterialeorganico (carboni opp. roccesedimentarie con fossili). Ma allora non sonorocce! (minerale = sostanza non organica). Per questoparadossosiparlaanchedimineraloidi.

19. Elementi nativi Minerali formati da un solo elemento: Argento Usi: Gioielli fotografia Platino Rame Oro Zolfo Zolfo Usi: Leghe con Zn Leghe con Sn Fili elettrici Ottone Bronzo Usi: Gioielli Ortodonzia Usi: Fiammiferi Pesticidi Vernici

20. Solfuri Elemento metallico + Zolfo Cinabro Mercurio+ Zolfo Blenda Zinco+Zolfo Galena Piombo + Zolfo Il nome deriva dal greco γαλήνη = mare calmo. Descritto per la prima volta da Plinio il Vecchio come minerale di piombo. Cinabro Si può utilizzare nell'affresco, tempera, olio ed acquerello. Pirite Ferro + Zolfo Estrazione dello zinco Estrazione piombo Produzione ferro ed acido solforico

21. Alogenuri Cloro o Fluoro + altro elemento Salgemma Cloro + Sodio Fluorite Calcio + Fluoro il sale è indispensabile all‘ uomo. Per questo già nella preistoria il commercio del sale aveva un'enorme importanza; fu menzionato in molte opere greche e latine, gli furono dedicate strade (la Salaria era una importante via per il commercio). Usata per: -produzione acido fluoridrico; -produzione alluminio; -fabbricazione lenti e prismi.

22. Ossidi Ossigeno + elemento metallico Ematite Ossido di ferro Altri ossidi utili: Bauxite Lattine Allumiinio Cassiterite Stagno Saldature Estrazionedel ferro

23. Carbonati Carbonio + Ossigeno + elemento metallico CO3 Dolomite Calcite Aragonite Produzione calce Componente di cementi Porzione calcarea degli scheletri e delle conchiglie di alcuni organismi

24. Solfati Zolfo + Ossigeno Elemento metallico + SO4 Gesso Barite Solfato di bario Ba[SO4] Solfato di calcio Ca[SO4] 2H2O Usi medicina calchi statue impronte Gessetti da lavagna Usi Produzione zavorre per lavatrici, gru Produzione calcestruzzo pesante Produzione di colori Fuochi d’artificio

25. Silicatichecostituiscono le rocce I mineralichecostituisconopiù del 95% dellacrostasonosilicati. Per questomotivo, isilicatisonoimineralipiùimportanti. I piùdiffusidiquestisono: • quarzo • feldspati • mica (e argille) • anfiboli • pirosseni • olivine • granati Tra i non-silicati, i minerali più abbondanti sulla superficie terrestre sono i carbonati

26. Silicati sono una classe di minerali composti prevalentemente da ossigeno e silicio; in particolare, la formula chimica di base comune a tutti è SiO4. A livello geometrico, questi atomi sono disposti in modo da formare un tetraedro (al centro vi è l'atomo di silicio, ai quattro vertici gli atomi di ossigeno)

27. Silicati Il numero di ossidazione del silicio pari a +4, e quello dell'ossigeno a -2, ne risulta che complessivamente ogni tetraedro presenterà un eccesso di carica negativa (precisamente una carica di -4) che tende a distribuirsi sui quattro atomi di ossigeno: da ciò la presenza (più o meno elevata a seconda del tipo di silicato) di cationi metallici, attratti dall'anione tetraedrico. Questi metalli sono solitamente ferro, magnesio, potassio, sodio e calcio, ed hanno una funzione fondamentale nel legare tra loro le diverse strutture silicatiche complesse formate dai tetraedri.

28. Nesosilicati • I gruppi SiO4 sono isolati; gli ossigeni ai vertici dei tetraedri sono legati esclusivamente a metalli diversi dal silicio. Ogni tetraedro è collegato agli altri non direttamente, ma da atomi (prevalentemente Fe ed Al) che fanno da ponte fra i vertici dei tetraedri stessi. • Sono minerali nel cui reticolo cristallino vi è molto spazio per i metalli (il più basso rapporto SiO4/metalli) per i quali, non essendovi atomi di ossigeno in comune fra i tetraedri, vale il rapporto • numerico Si:O = 1:4.

29. Nesosilicati • I tetraedri isolati sono collegati da cationi come Mg2+, Fe2+ o Al3+) • Un esempio è l’olivina (Mg,Fe)2SiO4

30. Inososilicati • Gli inosilicati (dal greco INOS, fibra) sono silicati in cui i tetraedri si uniscono per formare catene singole o doppie,(rarissime sono le catene triple) la cui rispettiva formula chimica è Si2O6 e Si4O11. • Agli inosilicati appartengono due importanti costituenti delle rocce i pirosseni (a catena singola) e gli anfiboli (a catena doppia).

31. Pirosseni • formula chimica schematizzabile in XYZ2O6 , dove: • X e Y rappresentano cationi metallici come Na+, Ca2+, Fe2+, Mg2+ e Li+ • Z rappresenta Si4+ e Al3+ nei siti tetraedrici delle catene.

32. Anfiboli • si presentano sotto forma di fibre più o meno lineari, relativamente flessibili, avvolte in masserelle • La composizione può essere espressa dalla formula generale W0-1X2Y5Z8O22(OH,F)2, • dove • W indica Na e K, • X indica Ca, Na, Mn, Fe, Mg, Li, • Y indica Mn, Fe, Mg, Al, Ti, • Z indica Si e Al. • La struttura degli anfiboli si basa su di una catena doppia Si4O12

33. Fillosilicati • I fillosilicati (dal greco phyllon, foglia) sono silicati caratterizzati da una struttura a strati a simmetria tetraedrica e ogni tetraedro tende a legarsi con altri tre tramite degli ossigeni ponte. La formula chimica è Si2O5. • Generalmente sono teneri, con basso peso specifico e le lamelle di sfaldatura possono essere flessibili o elastiche. La maggior parte dei fillosilicati contengono ossidrili (OH), posizionati all'interno degli anelli esagonali di tetraedri. Esempi di fillosilicati sono muscovite e biotite che appartengono ai minerali denominati miche

34. Fillosilicati le argille sono principalmente composte da fillosilicati: la loro formula chimica generale è:Al2.2SiO2.2H2O

35. Tectosilicati • I tectosilicati (o tettosilicati, dal greco tecton, costruttore) sono silicati caratterizzati da una struttura di tetraedri uniti in gruppi di quattro ove due tetraedri sono orientati verso il basso e due verso l'alto, formando la caratteristica struttura definita a doppio collo d'oca, ogni tetraedro condivide 3 dei 4 ossigeni presenti nel monomero base dei silicati • La formula chimica è SiO2. I tectosilicati costituiscono circa il 64% della crosta terrestre.

36. Tectosilicati • I tectosilicati più diffusi sono il quarzo, i feldspati e le zeoliti