Museo del Liceo scientifico A. Avogadro MINERALI a cura del Gruppo Mineralogico Basso Canavese Scheda anagrafica n°: Reperto: Nome: Etimologia: Formula chimica: Composizione chimica: Peso specifico: Durezza: Striscia: Colore: Sistema di cristallizzazione: 19 25-104 Ematite Dal greco aima = sangue (Plinio) Fe2O3 presenza di Ti, Ai, Mn Fe 69,94%, O 30,06%, Da 5,2 a 5,3 6,5 (forme terrose, durezza: 1) Rosso ciliegia Campione n°25 dell'Isola d'Elba Rosso-bruno, grigio-nero, nero Trigonale Tre assi cristallografici sono di uguale lunghezza e giacciono su di uno stesso piano orizzontale formando fra loro angoli di 120°; il quarto asse di lunghezza diversa, più lungo o più corto, forma angoli di 90° con i primi tre come nel sistema esagonale, ma mentre in quello l'asse è senario, in questo sistema è ternario. La massima simmetria di un cristallo di questo sistema è Campione n° 104 dalle miniere di Brosso data da un asse ternario, tre assi binari, tre piani e un centro di simmetria mentre il grado di simmetria minore si ha in cristalli con solo un asse di simmetria ternario. Ossidi. Gli ossidi sono dei composti dell' ossigeno con elementi metallici e non metallici. Vengono divisi in anidri (per esempio il quarzo, la cassiterite) e in idrati (l'opale, la goethite, ecc.). Gli spinelli (cioè il gruppo spinello-magnetite), che in certi vecchi libri formano un gruppo indipendente, fanno parte degli ossidi. I diversi minerali di questo gruppo sono spesso isomorfi. Con i nuovi sistemi di classificazione, si colloca tra gli ossidi anche la wolframite. La formazione e l'aspetto degli ossidi sono molto diversi. Alcuni di essi hanno notevole interesse industriale e possono presentarsi splendidamente cristallizzati in gruppi assai vistosi. Alcuni ossidi sono scuri, altri perfettamente chiari Translucida, opaca Trasparenza: Metallica, fievole Lucentezza: Non si sfalda; si può dividere a Sfaldatura: Causa delle geminazioni secondo (0001) e (1012) Concoide Frattura: Morfologia: Cristalli romboedrici tozzi, neri, piuttosto appiattiti ("ferro oligisto"), talora decisamente lamellari e disposti come i petali di una rosa (ematite micacea o "rosa di ferro"). Classe: Piú comuni le masse granulari massicce, compatte, talora a superfici iridescenti, terrose soffici (ocra rossa) spesso d'aspetto oolitico, botrioidale o concrezionare. Anche dispersa finemente in minerali e rocce, a cui conferisce un colore rosso vivo. Tabulari, scaglie, romboedri, geminati Campione n°203 Forma dei cristalli: Dura, molto pesante, fragile e priva di sfaldatura; opaca con lucentezza metallica Proprietà chimiche e ma con riflessi rosso sangue nelle schegge sottili; polvere rosso ciliegia scuro, fisiche : carattere molto evidente per la differenziazione tra ematite, magnetite e ilmenite. Debolmente solubile in acido cloridrico concentrato a caldo; infusibile; scaldata in ambiente riducente diventa magnetica. Trattamenti: Molto comune ritrovarla su altri minerali, sotto forma di sottili rivestimenti di colore rossastro. E' lentamente solubile negli acidi a freddo, più rapidamente in quelli a caldo. L'acido cloridrico è il più usato. Il grado di dissoluzione dipende dalla finezza delle particelle e delle polveri. I grandi cristalli lucenti sono invece attaccati molto lentamente. L'acido citrico saturo e freddo non intacca questo minerale. Dopo ogni trattamento si deve effettuare un accurato risciacquo onde evitare che si formino incrostazioni giallastre, dovute all'acido usato, che agisce specialmente nelle fenditure. Goethite, limonite, pirofanite, ilmenite, magnetite, cromite Minerali simili: Durezza, densità, striscia, magnetismo, raggi X e reazioni chimiche. Differenze: Magmatica, idrotermale, metamorfica, sedimentaria. Genesi: Minerale accessorio comune di molte rocce eruttive, soprattutto laviche perché, rispetto alla magnetite, richiede un ambiente ossidante. Raro quindi nelle plutoniti, diventa comune nelle pegmatiti e nei filoni idrotermali. Molta ematite si forma in ambiente sedimentario per diagenasi della limonite, mantenendone le forme concrezionarie e oolitiche. Rimane stabile in ambiente metamorfico di basso grado, dove anzi, spesso, sostituisce pseudomorficamente la magnetite (varietà martitre). Si trova anche nei prodotti di sublimazione delle esalazioni vulcaniche. Con la stessa simmetria del corindone, l'ematite (Fe2O3) rappresenta uno dei minerali di ferro di interesse estrattivo, secondo solo alla magnetite per il contenuto in metallo. Il nome del minerale, che deriva dal greco "sanguigno", è legato all'aspetto non tanto delle varietà cristalline, bensì di quelle terrose e polverulente di color rosso sanguigno o bruno, che hanno avuto e hanno tuttora impiego come colorante (ocra rossa). Siderite, limonite, magnetite, pirite, quarzo, ecc. Paragenesi: Località: Maggiori depositi sono di origine sedimentaria, legati a rocce di tipo chimico ricche di silice, diagenizzate o debolmente metamorfosate (taconiti): i piú grandi sono quelli dei Lago Superiore (USA), dei Québec (Canada), del Venezuela, del Brasile e dell'Angola. Depositi oolitici si hanno nel Tennessee (USA), nell'Ucraina (URSS) e nel Canada. I Bei cristalli di oligisto a Rio Marina nell'isola d'Elba, (Campione esistente al Liceo Scientifico) a Bahia (Brasile) e nel Cumberland (Inghilterra). Le rose di ferro sono tipiche della zona dei Gottardo (Svizzera), nonché dei Minas Gerais in Brasile (dove arrivano anche a 15 cm di diametro) e della Valle di Binna (Svizzera). Belle martiti sono state rinvenute a Twin Peaks (Utah, USA), nei giacimenti dei Lago Superiore (USA) e nella Nuova Scozia (Canada). L'ematite rossa, sovente di consistenza grassa a causa della presenza di materiali argillosi Un minerale frammisti, veniva usata sin dai tempi più remoti, data la sua insolubilità e resistenza agli agenti per scrivere atmosferici, per marchiare il bestiame o tracciare confini di proprietà. In prossimità di alcune piccole cave per l'estrazione dell'ocra rossa, esistono tuttora iscrizioni, risalenti anche a diversi secoli or sono, ottenute con l'impiego di questo minerale, come si può osservare in alcune località del gruppo del Latemar, situate nei comuni di Predazzo, Ziano di Fiemme, Nova Ponente e Nova Levante. Proprio dalle proprietà grafiche dell'ematite è derivato il termine "matita", in quanto le prime matite vennero fabbricate utilizzando appunto ematite rossa come materiale colorante. Come si L'aspetto più comune dei cristalli è quello di lamelle assai sottili, (Campione N° 104 proveniente dalle miniere di Brosso esistente al Museo del Liceo Scientifico) o tabulare per il forte sviluppo presenta della base. l'ematite: Non manca un abito lenticolare, determinato dallo sviluppo di facce di un romboedro molto ottuso, con gli spigoli fra le facce laterali smussati e arrotondati. Meno comuni sono i cristalli romboedrici, o ancora più complessi, formati dalla combinazione di romboedri più o meno acuti con facce di bipiramide esagonale. Spesso si ha la presenza sulla base di striature triangolari, che evidenziano la simmetria trigonale della specie. Il colore dei cristalli è grigio acciaio o nero con lucentezza metallica. Un'associazione assai caratteristica e particolare sono le cosiddette "rose di ferro", eleganti accrescimenti di cristalli lamellari di ematite, disposti gli uni sugli altri come i petali di una rosa. In aggregati microcristallini può costituire masse reniformi di colore da bruno a nero, come quelle che provengono dal Cumberlànd (Ulverstone, Lancashire), in Gran Bretagna, spesso suscettibili di lavorazione a "cabochon" come pietre dure Dove si trova L'ematite è un minerale assai diffuso in molti tipi di rocce. Gli enormi depositi sfruttati dal punto di vista industriale sono soprattutto di origine sedimentaria, come quelli americani in prossimità del Lago Superiore. Notevole importanza hanno assunto formazioni sedimentarie, in seguito sottoposte a metamorfismo, denominate itabiriti, taconiti, jaspiliti di varie località del Brasile, Africa e Australia, costituite da letti ferriferi, principalmente di ematite, alternati a silicei, che possono raggiungere potenze di centinaia di metri su estensioni di centinaia di chilometri, con un tenore medio in ferro intorno al 40%. Non sempre a questo tipo di giacitura sono legati i campioni di interesse collezionistico, anche se splendidi esemplari di ematite, sia in cristalli ben formati che a forma di rosa, sono stati rinvenuti in alcune itabiriti nello stato di Minas Gerais, in Brasile. I campioni dell'Elba Senz'altro da considerarsi tra i migliori campioni in assoluto sono quelli elbani della zona di Rio Marina, (Campione n°25 esistente al Museo del Liceo Scientifico) da cui provengono ormai sempre meno frequentemente ottime cristallizzazioni di pirite ed ematite, assai note e ricercate dai collezionisti di tutto il mondo. Mentre i campioni di pirite di questa località hanno trovato degni rivali, sia dal lato della bellezza che per il costo decisamente inferiore, in quelli provenienti da alcune località straniere, soprattutto peruviane o spagnole, quelli di ematite devono considerarsi quasi unici nel loro genere e hanno ormai raggiunto quotazioni da capogiro, anche perché l'attività estrattiva delle miniere elbane è sempre più in diminuzione. L'inizio dell'attività mineraria dell'isola si perde nelle leggende che vogliono le armi usate nell'assedio di Troia forgiate con metallo proveniente dall'Elba. Senz'altro le miniere risultavano attive al tempo degli Etruschi, come testimoniano i notevoli quantitativi di scorie ferrose rinvenuti nei dintorni di Populonia, dove veniva trasportato il minerale per la lavorazione. La località più nota per aver fornito bellissimi esemplari è quella di Vigneria, ritenuta il più antico cantiere dell'isola, dove però attualmente è ormai divenuto impossibile trovare qualcosa di interessante. Molto belli sono gli esemplari ancora rinvenibili (pur con molta fatica) grazie a sporadici lavori di sbancamento nel cantiere Bacino, con cristalli dall'abito prevalentemente romboedrico, o in quello di Valle Giove, di abito lenticolare o lamellare, molto taglienti, associati a pirite, quarzo e adularia I cristalli migliori sono quelli di color nero ferro, lucentissimi e ricchi di facce speculari, ma molto attraenti sono pure quelli iridescenti a causa della presenza sulla superficie di una sottilissima pellicola di goethite, derivante probabilmente dall'alterazione superficiale dell'ematite. Ben cristallizzata, in rosette costituite da cristalli lamellari a volte iridescenti, l'ematite si trova pure in località Terranera, un luogo assai caratteristico per la presenza di un laghetto, formatosi nello scavo per l'asportazione del minerale ferroso e separato dal mare soltanto da una sottile fascia di terra, che cambia colore al variare della vegetazione. L'ematite dei Buoni campioni, costituiti da cristalli tabulari, lamellari e molto lucenti, sono prodotti dall'attività fumarolica di alcuni vulcani (vale a dire Vesuvio, Etna, Stromboli); la loro genesi è analoga a quella vulcani e della tenorite. delle Alpi L'ematite è uno dei minerali più belli e ricercati delle litoclasi alpine, sia quando si presenta in cristalli singoli e perfetti, sia come "rosa di ferro". Località famose in tutto il mondo da secoli, perché hanno fornito splendidi esemplari di "rose di ferro", sono quelle situate nella zona del Passo del Gottardo (La Fibbia, Monte Prosa,Pizzo Lucendro). Data l'intensa attività di ricerca che si è protratta per molti anni in questi luoghi, il ritrovamento di buoni campioni è sempre meno frequente ed è reso possibile solo grazie a nuovi lavori di sbancamento per la costruzione di strade o di opere idroelettriche. Senz'altro meno sfruttate, e quindi con maggiori possibilità di ritrovamento, sono alcune località dell'Ossola (Alpe Veglia, Cervandone, Ghiacciaio della Rossa e le zone intorno al Passo di Boccareccio: quest'ultima località aveva fornito in passato esemplari assai belli, con cristalli che raggiungevano in qualche caso eccezionale il diametro di 8-10 centimetri). Pure caratteristici, ma meno simili nell'aspetto a quello della rosa, sono i cristalli che spesso riportano epitassie di rutilo, cioè accrescimenti regolari di cristalli rossi di rutilo, disposti sulle facce basali dell'ematite, che rispettano la simmetria di quest'ultima specie su cui sono cresciuti; famose per questo tipo di associazione sono la località di Cavradi presso il Passo dell'Oberalp, la Valle di Binn in Svizzera e le già ci tate località ossolane. Belle rose di ematite, simili a quelle assai più famose delle Alpi, provengono anche dalle Dome Rock Mountains presso Quartzsite, in Arizona. Cristalli tabulari assai lucenti provengono inoltre dalla Zillertal e dalla Valle Aurina. La presenza di discreti esemplari di "rose di ferro", riportati in passato a Brosso, è stata confermata dal recente ritrovamento di qualche campione in una roccia, assai friabile perché in uno stadio avanzato di alterazione, costituita da un minerale anfibolico (actinolite?). Molto belle sono le pseudomorfosi di ematite su magnetite, e forse talora su pirite ottaedrica, che La martite: prendono il nome di martite. I cristalli, che mantengono l'originaria forma ottaedrica o rombododecaedrica della specie da cui derivano per alterazione, sono di colore nero acciaio con lucentezza assai viva, o opachi. A volte sono osservabili nei cristalli deboli proprietà magnetiche residue: questa caratteristica è dovuta al fatto che la trasformazione della magnetite è avvenuta in modo incompleto. Tra le località più note per la martite ricordiamo Twin Peaks presso Kanosh, nello Utah, dove nelle cavità di una riolite sono stati trovati cristalli ottaedrici fino a quasi un decimetro di spigolo, associati ad apatite e pirosseno. Begli esemplari sono pure quelli provenienti dal Cerro de Mercado presso Durango, in Messico, (località peraltro più famosa per le splendide apatiti) e dallo Zambia. Come e dove La varietà Oligisto si trova nelle Alpi nei seguenti luoghi: a Garessio; a Montaldo di Mondovì con Pirolusite; a Demonte; ad Aisone; a Morra S. Giovanni in comune di Busca (Cuneo); a Bergone si trova in Susa nello Gneiss; a Salbertrand; a Traversella sopra l'Alpe Veglia in comune di Varzo; gruppo Italia: montuoso dell'Arbola e ghiacciaio del Forno in comune di Formazza; ghiacciaio della Rossa in comune di Baceno. Cristalli lamellari di Ematite anche sulle fessure degli Gneiss che si cavano a Crodo. Ematite in laminette rosse o in leggere spalmature non è rara sul Granito di Baveno. Usi: Miniere di Brosso: Ferro: In Lombardia l'Ematite in laminette si trova: a Primaluna (Como), a Pisogne e Collio (Brescia). Nell'Alto Adige cristalli molto belli di Ematite si trovano in Valle Aurina. Nel Vicentino alla miniera Veneziana in comune di Torrebelvicino si trova Ematite lamellare. In Liguria Ematite in aggregati di laminette sottili presso Bocca di Magra in comune di Ameglia. In Toscana venette di Ematite entro alcune varietà di marmo a Carrara. Nell'lsola d'Elba bellissimi cristalli associati a cristalli altrettanto belli di Pirite si trovano tutt'ora,, sebbene scarsamente, nella miniera di Ferro di Rio Marina e alla miniera d Terranera. Belli i cristalli che rivestivano le fumarole del Vesuvio (Monte Somma al fosso del Cancherone in comune di S. Anastasia). Anche sull'Etna si posso. no trovare lamelle di Ematite sulle fessure della lava. In Sardegna rari cristalli isolati si trovano 'inclusi nel Talco a Orani (Nuoro). il piú diffuso, anche se non il piú ricco, minerale industriale di ferro; l'ocra rossa è utilizzata anche come pigmento e come agente levigante. Talvolta tagliata come gemma ( sfacettata- cabochon) L'ematite è uno dei minerali che più comunemente si trovano a Brosso, in lenti intercalate nelle bancate di marmi dolomitici che in passato furono oggetto di coltivazione come minerale di ferro. Normalmente si presenta in masse compatte, scagliose (chiamate ferro oligisto dei minatori), associate principalmente a pirite, siderite, quarzo. Talora compare nelle geodi in eleganti associazioni di sottilissime lamelle, a volte delle vere e proprie "rose di ferro"; raramente alcuni di questi campioni presentano i gruppi di lamelle disposti a rosa attorno a cristalli di quarzo. Ottimi esemplari di questo tipo, con "rose" talvolta iridescenti che raggiungono le dimensioni di circa 2 cm sono stati trovati al livello 595 "Pietrarotonda" associati ad epidoto e granato. Buoni esemplari di ematite lamellare, di dimensioni più che centimetriche, spesso associata a siderite in cristalli lenticolari, provengono dalle gallerie dei livelli 497 "Gierinera" e "Dey superiore". Il (Campione n°78 esistente al Museo del Liceo Scientifico) e stato trovato al piano delle Bore nella roccia vicino ai ruderi dei caseggiati delle miniere. Dobbiamo anche ricordare che nella sezione Salvere, al livello 347, sono noti rari cristalli di ematite con abito abbastanza complesso, simili a quelli che in passato furono trovati nella miniera di Traversella. Il ferro è uno degli elementi più diffusi: è molto abbondante in natura e, oltre che nella litosfera, esiste in tracce nell'uomo (emoglobina del sangue), nelle verdure (spinaci, lattuga, orzo); parecchie pietre preziose, come zaffiro, acquamarina, topazio azzurro, turchese, spinello, hanno come componente il ferro. E’ un metallo color grigio, malleabile, tenacissimo, duttile e saldabile con se stesso; cristallizza nel sistema cubico. Ogni tonnellata delle rocce della litosfera contiene in media cinquanta chilogrammi dell' elemento. Olivina, pirosseni, anfiboli, miche, cloriti sono i minerali più frequenti delle rocce eruttive che contengono ferro. Le rocce eruttive sono quelle che si sono formate per solidificazione del magma di cui era costituita la Terra; sono le rocce originarie della solidificazione del nostro pianeta (ve ne sono però anche di solidificate in epoca posteriore alla formazione del pianeta). Le rocce eruttive più ricche di ferro sono anche più dense delle altre. Poiché è noto che gli strati più interni del nostro pianeta sono più densi di quelli superficiali, si può dunque ritenere che questa .maggiore densità sia prodotta da una grande abbondanza di ferro. Il centro dovrebbe essere addirittura costituito da ferro con una piccola percentuale di altri elementi pesanti, come nichel, manganese, cobalto ecc. Una forte percentuale dei meteoriti che cadono sulla terra è costituita da masse di ferro mescolato a nichel; essi potrebbero dunque Come raccogliere: costituire un campione dell'interno del nostro pianeta. Infatti si ritiene che i meteoriti siano i frammenti di un astro che si è disgregato. Il nostro pianeta è dunque una riserva inesauribile di ferro; anche se non potremo mai raggiungere il suo interno abbiamo a disposizione, nelle rocce che affiorano alla superficie, una riserva forse più che sufficiente a coprire tutti i nostri fabbisogni per tutta la vita futura dell'umanità. Le proprietà meccaniche del ferro e delle sue leghe lo hanno reso necessario allo sviluppo della civiltà; quei popoli che hanno imparato a estrarlo dai minerali e a lavorarlo hanno conquistato gli altri che non conoscevano ancora queste tecniche. Come abbiamo visto, il ferro è uno degli elementi più abbondanti e diffusi sulla Terra; precisamente il quarto dopo l'ossigeno, il silicio, l'alluminio, ma è il primo per importanza industriale, il più usato e viene prodotto in quantità enormi; è inoltre il metallo pesante più a buon mercato: certe sue leghe speciali sono però più care dell' oro. I minerali utili per la metallurgia, che cioè hanno una importanza industriale, sono ossidi idrati e carbonati che per riscaldamento danno ossidi: il più importante è l'ematite, seguono le limoniti e le ocre, la magnetite e, meno importante, la siderite; si sfruttano anche le ceneri di pirite usate nella fabbricazione dell'acido solforico. Il ferro chimicamente puro non ha alcun interesse, tranne che per particolarissimi usi. Viene impiegato sempre in lega con numerosi altri elementi fra cui carbonio, presente in tutti gli acciai (0,001 + 1,7 %) e le ghise (l, 7 + 6,4 %). Il ferro puro ha tanto poca importanza che è ora universale consuetudine chiamare acciai anche leghe con minime percentuali di carbonio, che prima venivano denominate ferri dolci. Le miniere da cui si estraggono i minerali di ferro sono di due tipi: «a cielo aperto» e «in galleria ». Le miniere a cielo aperto sono le più facilmente sfruttabili perché permettono l'impiego delle grosse macchine scavatrici. Non richiedono tecniche particolari o impianti ausiliari che sono invece indispensabili per quelle in galleria (sostegno delle volte, sollevamento, illuminazione, aerazione ecc.). Il minerale, così come viene estratto, viene portato al luogo di carico e spedizione con vagoncini o nastri trasportatori lunghi anche alcune centinaia di metri e, generalmente, non subisce trattamenti particolari, che si preferisce fare invece, come vedremo fra poco, con maggiore economicità in sede di utilizzazione. Gli impianti siderurgici però, non sorgono sempre in prossimità delle miniere. Il luogo della loro costruzione viene scelto in base a esigenze ben precise: facilità di rifornimento di materia prima; brevità di percorsi nel caso che questa debba essere inoltrata per via di terra, contiguità ai centri di maggior consumo del prodotto. Le materie prime necessarie al processo siderurgico di un impianto situato in riva al mare (minerali, carbon fossile e calcare) giungono prevalentemente su piroscafi da carico via mare e sbarcate presso una banchina dotata di grosse gru in grado di scaricare giornalmente parecchie tonnellate di materiale. Questo, mediante una serie di lunghi nastri trasportatori, viene inviato ai depositi e ammucchiato in attesa dello sfruttamento. Il processo siderurgico si compie essenzialmente in due operazioni successive: la produzione della ghisa all'altoforno e la fabbricazione dell' acciaio. MINIERA DI EMATITE DELL'ISOLA D'ELBA Questa miniera è del tipo a cielo aperto, facilmente sfruttabile. Il minerale può essere prelevato con grosse macchine scavatrici e trasportato agevolmente. Da qui il ferro inizia il suo lungo cammino verso la ghisa e, infine, l'acciaio. Il campione n° 25 del Museo del Liceo Scientifico A. Avogadro proviene da questa miniera Preparazione I minerali di ferro vengono prelevati dai depositi con speciali macchine scavatrici a ruota e dei minerali inviati, sempre con nastri trasportatori, a un impianto dove vengono convenientemente preparati. per l’altoforno Grande importanza ha infatti la grossezza, detta « pezzatura », dei pezzi in cui il minerale da introdurre nell'altoforno è sminuzzato; i minerali a pezza tura grossa devono essere frantumati alle dimensioni poco più grandi di un pugno, affinché la riduzione del ferro avvenga ugualmente bene in tutta la massa, mentre quelli più fini e le polveri, che impedirebbero il passaggio dell' aria e dei gas, devono essere agglomerati e trasformati in mattonelle. Dopo la frantumazione il minerale passa all'impianto di vagliatura che seleziona le varie pezzature e le distribuisce immagazzinandole nei diversi sili. I minerali, però, contengono alcune sostanze dannose, come zolfo, arsenico, anidride carbonica, acqua (combinata direttamente o ricevuta durante la permanenza nei depositi all' aperto); se il minerale fosse direttamente introdotto nell'altoforno queste sostanze potrebbero ostacolare il processo e inquinare il prodotto ottenuto. Per questo si fa subire ai minerali un riscaldamento preliminare che prende il nome di «calcinazione ». Per effetto di tale riscaldamento i gas racchiusi nel minerale si liberano, l'acqua evapora, lo zolfo viene eliminato sotto forma di anidride solforosa, che è un gas, e l'arsenico si raccoglie sotto Provenienza: Data: forma di una polvere bianca che costituisce l' anidride arseniosa. Dopo la calcinazione i minerali, mediante altri nastri trasportatori, vengono inviati ai piani degli altiforni e mescolati al carbone e al calcare. Liceo scientifico A. Avogadro e G.M.B.C. 18/02/02---09/12/06