Lezione 3 · I minerali nelle rocce

Perché i minerali, e quali

Non è mineralogia (quella parte a novembre, con la sistematica nel secondo semestre). Qui i minerali servono solo come costituenti delle rocce: riconoscerli per riconoscere, classificare e collocare la roccia.

Le rocce sono fatte di cristalli di minerali, di frammenti di cristalli e, per le sedimentarie, di componenti che vengono dalla biosfera (i fossili), che però si conservano quasi sempre come parti mineralizzate. Il docente l’ha annunciata come la lezione “noiosa”: dalla prossima si comincia con le rocce magmatiche.

Come crescono i cristalli

Un cristallo nasce da un nucleo microscopico e cresce secondo superfici piane naturali, le facce, dettate dal reticolo. Lasciato libero cresce uguale a se stesso e ha la forma che il reticolo prevede. Quando incontra vincoli (altri cristalli, poco spazio, cristallizzazione troppo rapida) la crescita si ferma del tutto o in parte e la forma si deforma. Spesso i cristalli si uniscono in aggregati detti granuli, in cui solo pochi individui hanno facce ben sviluppate.

I minerali da conoscere

Ne esistono moltissimi, ma per il riconoscimento sistematico delle rocce ne bastano una trentina. In ordine di importanza per gruppo:

I pirosseni non si distinguono in orto- e clino- a livello macroscopico: si dice “pirosseno” e basta (la distinzione arriva a Mineralogia).

Le sette proprietà da osservare

Si valutano a occhio nudo o con la lente 10×, con la punta al widia e con l’acido cloridrico al 10%. Durezza vera, peso specifico e proprietà magnetiche, ottiche ed elettriche richiedono strumenti: sono cose da Mineralogia.

1 · Abito e tessitura

Come si presenta esternamente il cristallo, in base a quanto si sono potute sviluppare le facce.

• Euedrale (idiomorfo): completamente delimitato da facce cristalline, crescita non disturbata. Ha il suo abito proprio.
• Subedrale (ipidiomorfo): facce solo in parte, crescita parzialmente limitata dai vicini.
• Anedrale (allotriomorfo): nessuna faccia, crescita completamente limitata. Non ha il suo abito.

Alcuni minerali sono tipicamente allotriomorfi (il quarzo, i plagioclasi), altri tendono a essere idiomorfi: dipende dall’ordine di cristallizzazione.

Tessitura, cioè come sono disposti i cristalli: radiale (a raggiera da un punto), a feltro (intrecciati), foliata (sovrapposti come i fogli di un quaderno), granulare (cristallo contro cristallo a riempire tutto il volume).

Habitus, la forma del singolo cristallo, lungo due assi: allungandosi si va da equidimensionale ad allungato-colonnare, aciculare, fibroso; appiattendosi da colonnare tozzo a tabulare, planare, micaceo; incrociando le due tendenze, laminare.

2 · Lucentezza

La capacità di riflettere la luce. Metallica, tipica di solfuri e ossidi (il cubetto di pirite). Non metallica, dei minerali trasparenti o traslucidi, che a sua volta può essere adamantina (diamante), vitrea (quarzo), sericea (come la seta, cangiante: serpentino), grassa (talco), madreperlacea (miche), resinosa (zolfo), terrosa (molto spenta). Le tre da tenere a mente sono vitrea, sericea e madreperlacea: aiutano a riconoscere quarzo, serpentino e miche.

3 · Trasparenza

Opaco: non si fa attraversare dalla luce. Trasparente: si vede cosa c’è dietro, come nel vetro. Traslucido: la luce passa, ma dietro si distingue a fatica.

4 · Colore

Si valuta in luce naturale. Un minerale è incolore se non assorbe (o assorbe poco e in modo uguale) le lunghezze d’onda della luce; è colorato se ne assorbe alcune in modo selettivo. Le cause sono distorsioni del reticolo o ioni cromofori che occupano siti di altri elementi. Idiocromatici: sempre lo stesso colore. Allocromatici: colori diversi o incolori. Per questo il colore da solo raramente basta.

5 · Durezza approssimativa

La resistenza a essere scalfito. In Mineralogia si usa la scala di Mohs con le sue punte di durezza nota. Qui, speditivamente, bastano l’unghia e la punta al widia: si riga o non si riga.

6 · Sfaldatura e frattura

Come reagisce il minerale a una sollecitazione. Con la punta lo si “stuzzica”, oppure si guarda la superficie lasciata quando si è staccato il campione.

• Sfaldatura: rottura lungo superfici piane parallele a piani cristallografici, dove i legami sono più deboli. Il pezzo che si stacca è confrontabile con quello di partenza: si ripropone la struttura del cristallo. Può essere netta, incerta o assente, in una o più direzioni.
• Frattura: risposta disorganizzata, nei minerali con legami uguali in tutte le direzioni. Il pezzo che si ottiene non è una copia del cristallo. Concoide: come il segno di una cucchiaiata nel budino, indica un materiale molto omogeneo. Scheggiosa o fibrosa, produce schegge. Irregolare: superficie tormentata, come quella di una martellata su un mattone.

7 · Reattività all’acido cloridrico

Una goccia di HCl al 10% sul minerale. I carbonati si sciolgono e liberano CO₂, che si vede come bollicine che “friggono”:

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂

• Calcite: reagisce vivacemente anche a freddo. È il minerale per eccellenza reattivo all’acido: un bel cristallo di calcite sotto la goccia sparisce.
• Dolomite e gli altri carbonati: reagiscono solo a caldo. Si scalda il campione con un accendino e poi si mette la goccia.
• Una debole reazione in una roccia che non è un carbonato può dipendere da un po’ di calcite dispersa.
• All’inizio si mette l’acido anche sul quarzo, che è inerte, giusto per prendere la mano. Poi lo si usa solo quando ha senso, come verifica ulteriore.

Le schede dei minerali

Da stampare o tenere sul tablet e portare alle esercitazioni e all’esame. Non vanno imparate a memoria: sono il prontuario per confrontare quello che si osserva.

Silicati: i chiari

Quarzo

Il minerale “infestante”: si trova dappertutto, in rocce sedimentarie, magmatiche e metamorfiche. È estremamente stabile, passa da una roccia all’altra mantenendo inalterate le sue caratteristiche, e per molte classificazioni è il primo elemento che si va a guardare. Di solito allotriomorfo, perché cristallizza per ultimo e occupa lo spazio che resta; quando cresce in pace è un prisma allungato. Lucentezza vitrea: sembra un coccio di bottiglia, vetro rotto. Da trasparente a traslucido, incolore per definizione; a volte violaceo, rosato, giallino (ametista, citrino, pietre semipreziose, ma nelle rocce è raro). Durezza 7: riga l’acciaio del martello. Nessuna sfaldatura: frattura concoide secondo i testi, ma spesso molto irregolare. Inerte all’HCl.

Feldspato alcalino

Prismatico tabulare, spesso idiomorfo. Lucentezza perlacea. Da opaco a trasparente: quando è pulitissimo sembra quasi trasparente, e lì si può confondere. Colore dal bianco latte al rosa, marrone chiaro, rosso. Durezza circa 6. Sfaldatura netta secondo piani paralleli, e molto spesso una geminazione ben visibile: durante la crescita le facce formano un piccolo angolo, e ruotando il campione la luce si riflette prima su una metà e poi sull’altra, come se fossero due cristalli saldati. Inerte all’HCl. Frequente in rocce magmatiche e metamorfiche, più raro nelle sedimentarie perché labile: si altera facilmente e viene distrutto lungo la storia della roccia, l’opposto del quarzo.

Plagioclasi

Parenti stretti dei feldspati alcalini. Abito prismatico tabulare, sul campione appaiono come rettangoli. Quasi sempre allotriomorfi: riempiono lo spazio lasciato dagli altri; raramente idiomorfi. Traslucidi, più raramente trasparenti. “Lucentezza bianca”, colore dal bianco latte al bianco farina, a volte debolmente colorati, e con l’alterazione anche toni verdi. Durezza 6. Sono sempre geminati, ma la geminazione a occhio nudo non si vede. Sfaldano lungo piani perpendicolari. Inerti all’HCl. Magmatici e metamorfici, rari nelle sedimentarie: labili anche loro.

Feldspatoidi

Meno frequenti. Abito globulare o prismatico tozzo: poliedri a molte faccette che tendono alla sfera. Traslucidi, da vitrei a opachi o madreperlacei, dal bianco al grigiastro (incolori solo se purissimi). Durezza 5,5–6. Potenzialmente sfaldabili, ma sollecitati di solito si rompono e basta. Inerti all’HCl. Tra i minerali bianchi si riconoscono proprio perché globulari. Tipici delle rocce magmatiche; labili, quasi assenti nelle sedimentarie.

Silicati: i colorati

Olivina

Quella che si vede nei gioielli come peridoto. Nelle rocce spesso è un aggregato, ma la forma classica è globulare e tende all’idiomorfo. Vitrea come il quarzo, sembra anche lei un fondo di bottiglia, tendenzialmente trasparente ma mai incolore: verde scuro, verde oliva, giallastro. Da qui il nome, e da qui la distinzione facile dal quarzo. Durezza 6,5–7. Ha quasi sempre un aspetto fratturato, mentre il quarzo sembra più integro. Inerte all’HCl. È instabile fuori dalle condizioni del magma e si trasforma facilmente in altri minerali: trovarla fresca e sana è piuttosto raro.

Anfiboli

Grande gruppo, si somigliano tutti. Prismatici molto allungati, fino ad aciculari, spesso in aggregati a ciuffi radiali che partono da un punto. Piccoli: si guardano con la lente. Vitrei, da opachi a traslucidi, colore dal nero al verde al blu scuro. Durezza 5–6: delicati, con la punta tendono a rompersi. Si sfaldano perfettamente in prismi uguali a quello di partenza, ma essendo piccoli non è facile vederlo. Il riconoscimento passa soprattutto per questo abito stretto, allungato, a ciuffi. Inerti all’HCl. Magmatici e metamorfici.

Pirosseni

Parenti degli anfiboli. Spesso idiomorfi, prismatici ma tozzi, non aciculari: questo li distingue dagli anfiboli. Opachi, sempre colorati: nero, bruno, verde, a volte verde smeraldo molto brillante. Durezza 6–7. Teoricamente sfaldabili in forme prismatiche, se sani; altrimenti si rompono. Inerti all’HCl. Magmatici e metamorfici, accessori nel sedimentario. [ndr] La slide indica lucentezza “metallica”: di norma i pirosseni hanno lucentezza vitrea, al massimo submetallica in alcune varietà; nell’audio il passaggio non è chiaro (?).

Granati

Globulari, equidimensionali, poliedri che tendono alla sfera, spesso idiomorfi. Da vitrei a resinosi, da traslucidi a opachi. Colori molto variabili: rossastri, verdastri, bruni, comunque ben colorati. Molto duri (7): si usano come pietre dure. Nessuna sfaldatura evidente, frattura concoide. Inerti all’HCl. Magmatici e metamorfici; nel sedimentario solo come frammenti, mai con genesi sedimentaria.

Epidoto

Uno dei più difficili da riconoscere. Piccoli prismetti a volte allungati, sempre piccoli: si vedono bene solo con la lente, come puntini verdastri. Raramente trasparenti, più spesso opachi e colorati: verde, verde-giallastro, verde-brunastro, giallo, grigio, nero. Il colore dipende dalla chimica e quindi dalla giacitura (lo si vedrà nel secondo semestre). Durezza 6–7, la punta non lo riga. Sfaldatura netta secondo l’allungamento, ma su cristalli così piccoli a occhio nudo è quasi impossibile vederla. Inerte all’HCl. Magmatico e metamorfico, nel sedimentario solo come frammenti.

Silicati: i fillosilicati

Mica bianca e mica nera

Gruppi informali: dentro ci sono molte specie con nomi e composizioni propri (per la mica bianca tipicamente la muscovite, per la nera la biotite). Il tratto che le fa riconoscere al volo: sono prismetti fatti da innumerevoli lamelle sovrapposte, con legami debolissimi tra un foglio e l’altro. Basta l’unghia o la punta per far saltare una lamella: si sfogliano come un blocchetto, e finiscono sulle mani quando ci si lavora. Durezza circa 3 (bianca) e 2,5–3 (nera). Lucentezza madreperlacea, a tratti quasi metallica. Mica bianca: mai davvero bianca, argentea fino al giallastro quasi dorato, da trasparente a traslucida. Mica nera: da nera a marrone scuro a verde scuro, da opaca a traslucida. Dimensioni da pochi millimetri a qualche centimetro: conta che si sfogli, non quanto è grande. Inerti all’HCl. Magmatiche e metamorfiche, legate alla cristallizzazione; abbondanti come detrito nelle sedimentarie.

La foto del granito in slide li mette insieme: il vitreo trasparente è il quarzo, i bianchi sono feldspati (alcalini se idiomorfi e geminati, plagioclasi se allotriomorfi e a riempire gli spazi, come qui), i neri a lamelle sono mica nera.

Serpentino

Fillosilicato anche lui, ma le lamelle sono arrotolate su se stesse: niente effetto blocchetto, ma un abito fibroso, a aghetti radiali o a feltro. Lucentezza sericea, colori cangianti dal bianco al verde al giallastro. Opaco. Si fanno saltare via fibra per fibra. Durezza bassa (2,5): si lavora con l’unghia. Inerte all’HCl. Deriva in larga parte dall’alterazione dell’olivina nel processo metamorfico, e compare come detrito, a volte abbondante, nelle sedimentarie. In questo gruppo ci sono le specie fibrose dell’amianto, con le malattie legate alle fibre come l’asbestosi.

Clorite

Simile alle miche: fogliata, lamelle sovrapposte che si staccano. Normalmente verde, opaca, tra lucida e vitrea. Durezza di difficile valutazione, molto variabile. Inerte all’HCl.

Carbonati

Calcite

La più famosa e frequente. Spesso idiomorfa, tabulare o prismatica, ma molto spesso in aggregati granulari. Da traslucida a trasparente, lucentezza da vitrea a polverosa. Incolore se trasparente, poi bianca, fino al rosa. Tenera, durezza 3: la punta al widia la riga subito. Sfalda secondo le facce del romboedro. Reazione vivacissima all’HCl a freddo. Frequentissima nel processo sedimentario, presente in quello metamorfico; i carbonati magmatici sono rarissimi e legati a condizioni particolari.

Dolomite

Parente stretta della calcite: al calcio si associa e in parte si sostituisce il magnesio. Idiomorfa, da equidimensionale a tabulare, spesso granulare. Da vitrea a madreperlacea, da trasparente a traslucida (raramente lucida). Bianca, bianco-rosata, più raramente giallastra. Un po’ più dura della calcite (4). Sfalda secondo il romboedro. Reagisce all’HCl solo a caldo: si scalda il campione, poi la goccia.

Solfati (solo slide)

Anidrite

Solfato di calcio anidro. Spesso idiomorfa, prismatica fibrosa o granulare. Lucentezza vitrea, perlacea, grassa o madreperlacea; da trasparente a traslucida; grigia, bianca o azzurra. Durezza 3. Sfalda secondo coppie di facce parallele.

Gesso

Solfato di calcio idrato. Spesso idiomorfo, da tabulare a fibroso, granulare. Da vitreo a perlaceo a sericeo, da traslucido a trasparente; bianco, grigio, giallastro, bruno. Durezza 2: si riga con l’unghia. Sfaldabile in lame e scagliette.

Il prontuario in una tabella

Sintesi delle schede, per il confronto veloce durante le esercitazioni.

Dove si trovano: labili e stabili

Un filo che torna in tutte le schede. Il quarzo è stabilissimo e passa indenne da una roccia all’altra, quindi è ovunque. Feldspati, plagioclasi e feldspatoidi sono labili: si alterano e spariscono durante la storia della roccia, per questo sono rari nelle sedimentarie. Olivina è instabile appena lasciate le condizioni del magma. Granati ed epidoto sono magmatici o metamorfici e nel sedimentario compaiono solo come frammenti. Miche e serpentino finiscono spesso come detrito nelle sedimentarie. Carbonati e solfati sono di casa nel sedimentario.