Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
Capitolo 3 – I minerali delle rocce:
riconoscimento, proprietà tecniche, utilizzi
Minerali: sostanze naturali, solide, con una composizione
chimica definita ed una struttura cristallina (impalcatura di ioni
e atomi fissa e caratteristica per ciascun minerale)
Struttura del reticolo cristallino: disposizione interna degli
atomi
Struttura cristallina del cloruro di sodio (salgemma)
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PROPRIETA’ FISICHE DEI MINERALI
Abito cristallino (forma
geometrica) : ogni minerale ha
una configurazione esterna
propria e distinta, oltre che una
ben definita disposizione interna
degli atomi
Abito cristallino di alcuni tra i più
importanti minerali
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Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
PROPRIETA’ FISICHE DEI MINERALI
Forme di alcuni minerali: (a) cubo (salgemma), (b)
dodecaedro (granato); (c) ottaedro (diamante, fluorite); (d)
prisma esagonale (quarzo)
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PROPRIETA’ FISICHE DEI MINERALI
Densità: rapporto tra la sua massa e l’unità di volume
(kN/m3). In base alla densità, i vari minerali si distinguono in:
- leggerissimi: <20 kN/m3 (opale, zolfo, ambra)
- leggeri: 20-30 kN/m3 (quarzo, calcite, dolomite, salgemma,
gesso, grafite, ortoclasio, plagioclasi, talco, muscovite,
serpentino)
- pesanti: 30-50 kN/m3 (anidrite, diamante, corindone,
olivina, granato, orneblenda, biotite)
- molto pesanti: 50-100 kN/m3 (ematite, magnetite, pirite)
- pesantissimi: >100 kN/m3 (oro, argento, platino, mercurio)
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Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
PROPRIETA’ FISICHE DEI MINERALI
Durezza: resistenza che un minerale oppone alla scalfitura.
Scala di Mohs (basata sul principio che ogni termine
scalfisce il precedente ed è scalfito dal seguente):
1. Talco
2. Gesso
Rigabili con l’unghia
3. Calcite
4. Fluorite
Rigabili con il temperino
5. Apatite
6. Ortoclasio
Rigabili con difficoltà dal temperino
7. Quarzo
8. Topazio
9. Corindone
10.Diamante
Non rigabili con il temperino: rigano il vetro
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SCALA DI MOHS
Rigabili con l’unghia
1. Talco
2. Gesso
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Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
SCALA DI MOHS
Rigabili con il temperino
3. Calcite
4. Fluorite
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SCALA DI MOHS
Rigabili con difficoltà dal temperino
5. Apatite
6. Ortoclasio
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Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
SCALA DI MOHS
Non rigabili con il temperino: rigano il vetro
7. Quarzo
8. Topazio
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SCALA DI MOHS
Non rigabili con il temperino: rigano il vetro
9. Corindone
10. Diamante
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Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
PROPRIETA’ FISICHE DEI MINERALI
Sfaldatura e frattura: un corpo sollecitato meccanicamente
si rompe secondo superfici irregolari (frattura) o secondo
piani ben definiti (sfaldatura), che dipendono dalla struttura.
Frattura concoide: superficie di frattura curva e liscia.
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PROPRIETA’ FISICHE DEI MINERALI
Tipi di sfaldature ed alcuni minerali in cui si verificano
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Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
PROPRIETA’ FISICHE DEI MINERALI
Tenacità: definisce il modo con cui il minerale si deforma
sotto un’azione meccanica. I minerali possono essere:
- fragili: si rompono facilmente in pezzi
- malleabili: possono essere appiattiti in fogli senza
rompersi
- settili: si tagliano con una lama
- flessibili: si piegano facilmente
- elastici: ritornano allo stato originario quando non soggetti
più alla sollecitazione
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MINERALI NON SILICATI
Quarzo
SiO2
Sfaldatura/frattura: frattura concoide
Durezza: 7
Proprietà ottiche: da trasparente a
traslucido*, color vitreo o incolore o
lievi colorazioni (viola, rosa, ecc.)
dovute ad impurezze
* traslucido: lascia passare la luce ma non
permette di distinguere nettamente i contorni
delle cose poste dietro di esso
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Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
MINERALI NON SILICATI
Quarzo
SiO2
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MINERALI NON SILICATI
Quarzo
SiO2
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Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
MINERALI NON SILICATI
Quarzo all’interno di un granito
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MINERALI NON SILICATI
Calcite
CaCO3
Sfaldatura/frattura: sfalda secondo
facce romboedro
Durezza: 3
Proprietà ottiche: trasparente, colore
variabile: incolore, bianco, rosa, ecc.
Dolomite Ca Mg (CO3)2
Sfaldatura/frattura: sfalda secondo
facce romboedro
Durezza: 4
Proprietà ottiche: trasparente o
traslucida, colore variabile: incolore,
bianca, rosa, giallastra
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Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
MINERALI NON SILICATI
Calcite
Dolomite
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MINERALI NON SILICATI
Salgemma
NaCl
Sfaldatura/frattura: sfalda in cubi
Durezza: 2.5
Proprietà ottiche: da trasparente a
traslucido, colore variabile
(prevalentemente bianco)
Gesso
(CaSO4) 2H2O
Sfaldatura/frattura: sfaldabile in
lame e scagliette
Durezza: 2
Proprietà ottiche: trasparente,
colore bianco, grigio, giallastro,
bruno
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Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
MINERALI NON SILICATI
Anidrite
CaSO4
Sfaldatura/frattura: sfalda secondo
coppie di facce parallele
Durezza: 3
Proprietà ottiche: da trasparente a
traslucida, colore grigio, bianco o
azzurro
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MINERALI NON SILICATI
Grafite
C
Sfaldatura/frattura: perfettamente
sfaldabile in lamine
Durezza: 1
Proprietà ottiche: opaca, nera
Diamante C
Sfaldatura/frattura: perfetta
sfaldatura ottaedrica
Durezza: 10
Proprietà ottiche: trasparente,
colore variabile: incolore, giallastro,
verde, nero, bruno, grigio
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Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
MINERALI NON SILICATI
Corindone
Al2O3
Sfaldatura/frattura: non sfalda ma si frattura secondo
superfici piane
Durezza: 9
Proprietà ottiche: da trasparente a traslucido a
semiopaco, colore variabile: rosso, azzurro, giallo, verde
Ematite
Fe2O3
Sfaldatura/frattura: priva di sfaldatura
Durezza: 5.5
Proprietà ottiche: opaca, colore nero o rosso
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MINERALI NON SILICATI
Magnetite Fe’’ Fe’’’2 O4
Sfaldatura/frattura: priva di sfaldatura,
frattura secondo superfici piane
Durezza: 6
Proprietà ottiche: opaca, nera
Pirite FeS2
Sfaldatura/frattura: difficilmente
sfaldabile
Durezza: 6.5
Proprietà ottiche: opaca, colore
giallo
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Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
MINERALI SILICATI
Sono i più importanti componenti delle rocce
Sono costituiti da gruppi SiO4 legati in modo da formare un
tetraedro, entità fondamentale del loro reticolo cristallino, con
l’atomo di silicio al centro e quattro atomi di ossigeno ai vertici
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MINERALI SILICATI
Si dividono in:
1. Nesosilicati: tetraedri isolati uniti da un catione
2. Sorosilicati: gruppi di due tetraedri, uniti per un vertice,
separati tra loro da cationi
3. Ciclosilicati: anelli di 3, 4 o 6 tetraedri
4. Inosilicati: tetraedri uniti a formare catene semplici o
doppie
5. Fillosilicati: maglia piana di tetraedri
6. Tectosilicati: maglie complesse di tetraedri
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Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
MINERALI SILICATI
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MINERALI SILICATI
Nesosilicati
Olivine
(Mg, Fe)2 [SiO4]
Sfaldatura/frattura: frattura concoide
Durezza: 6.5 - 7
Proprietà ottiche: da trasparenti a traslucide, colore da verde
oliva a giallastro
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Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
MINERALI SILICATI
Olivina
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MINERALI SILICATI
Nesosilicati
Granati
(Mg, Fe2+, Ca)3 (Al, Cr, Fe3+)2 [SiO4]3
Sfaldatura/frattura: frattura concoide
Durezza: 7
Proprietà ottiche: da opachi a traslucidi
colore variabile: rosso, verde, bruno, ecc.
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Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
MINERALI SILICATI
Ciclosilicati
Tormaline
Na (Mg, Fe)3 Al6 [(OH)4](BO3)3[Si6O18]
Sfaldatura/frattura: frattura
concoide
Durezza: 7
Proprietà ottiche: da opachi a
traslucidi, colore molto
variabile
Struttura cristallina dei
ciclosilicati, costituiti da
gruppi di 3, 4 o 6 tetraedri
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MINERALI SILICATI
Inosilicati
Pirosseni: inosilicati a catena semplice
Sfaldatura/frattura: sfaldabili in forme prismatiche
Durezza: 6 - 7
Proprietà ottiche: da opachi a traslucidi, colore nero, verde,
bruno ecc.
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Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
MINERALI SILICATI
Pirosseni
(rombici)
Enstatite
Bronzite
Iperstene
Pirosseni
(monoclini)
Diopside
Hedembergite
Egirina
Augite
Dallagio
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MINERALI SILICATI
Enstatite (pirosseno rombico)
Augite (pirosseno monoclino)
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Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
MINERALI SILICATI
Inosilicati
Anfiboli: inosilicati a catena doppia
Sfaldatura/frattura: perfettamente sfaldabili in prismi
Durezza: 5 - 6
Proprietà ottiche: traslucidi, colore verde scuro, nero (bianco)
Principale: Orneblenda
94
MINERALI SILICATI
Orneblenda
95
Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
MINERALI SILICATI
Orneblenda
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MINERALI SILICATI
Fillosilicati
Talco
Mg3(OH)2 [Si4O10]
Sfaldatura/frattura: sfaldabile in lamine
Durezza: 1
Proprietà ottiche: traslucido, colore
bianco
Serpentino
Mg6(OH)8 [Si4O10]
Sfaldatura/frattura: sfaldabile in lamine
o in fibre
Proprietà ottiche: opaco, colore verde o
bianco giallastro
Amianto: varietà di serpentino
Struttura cristallina
dei fillosilicati
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Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
MINERALI SILICATI
Fillosilicati: miche
Muscovite
KAl2(OH,F)2[(AlSi3O10)]
Sfaldatura/frattura: sfaldabile in lamine
Durezza: 3
Proprietà ottiche: trasparente o traslucida, colore biancoargento o bianco-giallo (mica chiara)
Biotite
K (Mg, Fe, Mn)3(OH,F)2[(AlSi3O10)]
Sfaldatura/frattura: perfettamente sfaldabile in lamine
Durezza: 2.5 - 3
Proprietà ottiche: trasparente o traslucida, colore nero,
bruno o verde scuro (mica bruna)
98
MINERALI SILICATI
Muscovite
Biotite
99
Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
MINERALI SILICATI
Fillosilicati: minerali delle argille
Argille: aggregati di materiale di varia natura con
granulometria inferiore a 0.002 mm (si veda rocce
sedimentarie), i cui costituenti principali sono granuli di
quarzo, polveri, aggregati di sostanze organiche e
soprattutto alcuni fillosilicati denominati minerali delle
argille.
Seguenti gruppi:
- gruppo delle caoliniti
- gruppo delle smectiti (montmorilloniti)
- gruppo delle illiti
100
MINERALI SILICATI
Fillosilicati: minerali delle argille
Struttura cristallina particolare che si differenzia rispetto ad
altri fillosilicati:
- strati piani a maglia esagonale (T)
- strati costituiti da ottaedri (O), che possono essere di due
tipi, con un atomo di Mg o di Al rispettivamente che lega 6
ossidrili (OH)
Strato a maglia esagonale (T)
Strato ottaedrico (O)
101
Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
MINERALI SILICATI
Fillosilicati: minerali delle argille
Si possono avere pacchetti di due strati TO (caoliniti) oppure
pacchetti di tre strati TOT (illiti e smectiti)
Pacchetti a due strati (TO) o a tre strati (TOT)
102
MINERALI SILICATI
Fillosilicati: minerali delle argille
Gruppo delle Caoliniti
Struttura cristallina: TO
Sfaldatura/frattura: sfaldatura perfetta lungo gli strati
Durezza: 2.5
Proprietà ottiche: opaca o traslucida, colore da grigio
giallastro a bruno
Gruppo delle Smectiti (Montmorilloniti)
Struttura cristallina: TOT
Sfaldatura/frattura: si disgregano
Durezza: variabile
Proprietà ottiche: opaca, colore grigio - bianco
103
Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
MINERALI SILICATI
Fillosilicati: minerali delle argille
Gruppo delle Illiti
Struttura cristallina: TOT
Sfaldatura/frattura: poco disgregabili
Durezza: variabile
Proprietà ottiche: opaca, colore bianco, grigio, incolore in
lamelle
Fillosilicati
Gruppo delle Cloriti
Hanno struttura simile ma non fanno parte dei “minerali delle
argille”
Struttura cristallina: TOT
Sfaldatura/frattura: sfaldabile in lamelle
Durezza: variabile
Proprietà ottiche: traslucida, colore verde - giallastro
104
MINERALI SILICATI
Caratteristiche dei minerali argillosi
I minerali delle argille sono di piccole dimensioni e presentano
una elevata superficie specifica (per unità di peso). Tali
particelle hanno un eccesso di carica negativa sulla
superficie, a causa della loro struttura interna.
Adsorbimento di acqua: le
molecole d’acqua si
comportano come dipoli
elettrici che vengono legati
facilmente (legame idrogeno)
alla superficie di questi
minerali
105
Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
MINERALI SILICATI
Minerale argilloso
% di H2O adsorbita
Caoliniti
Illiti
Smectite calcica
Smectite sodica
da 80% a 140%
da 70% a 150%
240%
800%
Il forte adsorbimento di acqua dei minerali argillosi spiega il
fenomeno del rigonfiamento delle argille
Minerale argilloso
Espansione dl/l %
Caoliniti
Illiti
Smectite sodica
Smectite calcica
dal 5 al 60%
dal 15 al 120%
dal 1400 al 2000%
dal 45 al 145%
106
MINERALI SILICATI
Tectosilicati: Feldspati
Famiglia di minerali che formano da soli più della metà della
crosta terrestre. Possono essere considerati come composti
da tre termini puri:
Feldspato
potassico
Plagioclasi
Microclino
Ortoclasio
Sanidino
Feldspato sodico
Feldspato calcico
k[AlSi3O8]
Albite
Anortite
Na[AlSi3O8]
Ca[Al2Si2O8]
107
Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
MINERALI SILICATI
Tectosilicati: Feldspati
Feldspato potassico (k-feldspato):
Microclino, ortoclasio, sanidino
Si differenziano per una diversa struttura cristallina. Ortoclasio
e microclino: rocce intrusive; sanidino: rocce effusive.
Sfaldatura/frattura: sfaldano secondo piani paralleli
Durezza: 6
Proprietà ottiche: trasparenti o traslucidi, colore bianco, rosa,
rosso
108
MINERALI SILICATI
Ortoclasio
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Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
MINERALI SILICATI
Tectosilicati: Feldspati
Plagioclasi
Si tratta di miscele con diverse % di Na e Ca tra i due termini
estremi Albite ed Anortite.
Serie dei plagioclasi: Albite, Oligoclasio, Andesina,
Labradorite, Bytownite, Anortite
Sfaldatura/frattura: sfaldano lungo piani perpendicolari
Durezza: 6
Proprietà ottiche: trasparenti e traslucidi, colore bianco o
incolore
110
MINERALI SILICATI
Plagioclasi
111
Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
MINERALI SILICATI
Labradorite (plagioclasio)
112
MINERALI NON SILICATI
Plagioclasi all’interno di un granito (bianchi)
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Capitolo 3 - I Minerali nelle Rocce
MINERALI SILICATI
Tectosilicati: Feldspatoidi
Si tratta di un’altra famiglia di minerali presenti soprattutto in
rocce effusive ricche di potassio e sodio.
Minerali più importanti: Nefelina e Leucite
114
