Balassone - Mineralogia

PROGRAMMA DEL CORSO DI MINERALOGIA
GRUPPO I
(G. BALASSONE)
1. Introduzione
Definizione di Mineralogia, minerale, mineraloide, cristallo, roccia. Cenni storici
sulla Mineralogia e sua rilevanza nelle Scienze della Terra. Composizione chimica
e mineralogica complessiva della Terra.
2. Cristallografia
Stato cristallino e stato amorfo. Il reticolo di traslazione: cella elementare.
Proprietà dello stato cristallino. La simmetria nei cristalli. I sistemi cristallini e le
classi di simmetria; i 14 reticoli Bravaisiani. Gruppi puntuali e gruppi spaziali.
Strutture aperiodiche, quasicristalli, cristalli liquidi.
Aspetti geometrici nei cristalli (relazione di Eulero, forme chiuse, forme aperte,
forme composte, habitus cristallino). Leggi della cristallografia morfologica:
Principio di Bravais, legge della costanza dell’angolo diedro; legge di Haüy. Le
croci assiali nei sistemi cristallini. Regole sull’orientazione dei cristalli.
Aggregazioni e associazioni di cristalli.
Laboratorio: celle e reticoli. Forme cristalline principali.
3. Cristallofisica
Concetto di isotropia e anisotropia. Principio di Neumann. Relazioni tra proprietà
fisiche e struttura cristallina.
Proprietà fisiche scalari e vettoriali.
Peso specifico. Densità. Punto di fusione. Frattura. Sfaldatura. Durezza (scala di
Mohs, scala assoluta). Proprietà magnetiche. Proprietà elettriche (piezo- e
piroelettricità). Proprietà ottiche delle sostanze cristalline: spettro visibile, luce
naturale e luce polarizzata, propagazione della luce nei solidi cristallini. Rifrazione
e birifrazione nei cristalli. Indicatrici ottiche (mezzi cristallini “uniassici” e
“biassici”). Il microscopio da Mineralogia (microscopio polarizzatore) e le
principali caratteristiche ottiche dei minerali. Colore nei minerali. Anomalie
ottiche (luminescenza).
Cenni su alcuni metodi fisici di analisi mineralogica (Diffrazione dei raggi X.
Microscopia elettronica. Microanalisi)
Laboratorio: esperienze su alcune proprietà fisiche dei minerali più comuni.
Osservazione al microscopio polarizzatore delle principali caratteristiche dei
minerali costituenti le rocce, tramite specifici preparati per microscopia ottica
(“sezioni sottili”).
4. Cristallochimica
Legami chimici nei cristalli (metallico, covalente, ionico, idrogeno, van der
Waals). Dimensione di atomi e ioni. Concetto di coordinazione (numeri e poliedri
di coordinazione). Tipi di strutture cristalline (solidi metallici, covalenti, ionici).
Regole di Pauling ed applicazioni alle strutture cristalline.
Isomorfismo (isostrutturalismo). Solubilità allo stato solido (soluzioni solide).
Vicarianza (diadochia) e regole di vicarianza. Gruppi isomorfogeni e strutture
cristalline.
Polimorfismo. Parametri interni del cristallo e condizioni chimico-fisiche
dell'ambiente di formazione. Rappresentazione grafica degli equilibri nei sistemi
polimorfi. Sistemi enantiotropi e monotropi. Tipi di polimorfismo (distorsivo,
ricostruttivo, ordine-disordine, politipismo).
Diagrammi di fase (esempi principali).
Laboratorio: Calcolo della formula cristallochimica dei minerali.
5. Accrescimento cristallino
Cristalli ideali e cristalli reali. Complessità e imperfezioni strutturali (difetti
puntuali, lineari e planari). Crescita di una fase cristallina. Processi di
postcristallizazione (ordinamento, geminazione, ricristallizzazione, essoluzione,
radioattività). Velocità di crescita. Dimensione dei cristalli.
6. Minerogenesi
Genesi magmatica: il magma, rocce ignee (intrusive ed effusive), serie di Bowen,
composizione mineralogica (minerali comuni e accessori).
Genesi sedimentaria: processi sedimentari, fattori che controllano la minerogenesi
sedimentaria (T, P, pH, potenziale di ionizzazione, potenziale di ossido-riduzione),
composizione mineralogica (minerali autigeni e residuali).
Genesi metamorfica: principali facies metamorfiche, composizione mineralogica.
7. Mineralogia speciale (sistematica)
Elementi nativi, solfuri, alogenuri, ossidi e idrossidi, carbonati solfati, fosfati.
I silicati e loro classificazione strutturale, con particolare riguardo ai silicati più
comuni (olivine, granati, pirosseni, anfiboli, miche, biopiriboli, minerali argillosi,
quarzo, feldspati, feldspatoidi, zeoliti).
Laboratorio: riconoscimento macroscopico dei principali minerali costituenti le
rocce.
Materiali di studio:
Lezioni in PDF a cura del docente
Klein C. (2004) Mineralogia. Zanichelli
Altri testi:
Mazzi F., Bernardini G.P. (Carobbi) (1988) Mineralogia 1. Uses
Cipriani C., Garavelli C. (Carobbi) (1988) Mineralogia 2. Uses
Mottana A. (1988) Fondamenti di mineralogia geologica. Zanichelli
Deer W.A., Howie R.A. & Zussman J. (1994) Introduzione ai minerali che
costituiscono le rocce. Zanichelli.
Peccerillo A., Perugini D. (2003) Introduzione alla Petrografia ottica. Morlacchi
Editore, Perugia.
Nesse W.D. (2000) Introduction to mineralogy. Oxford Uni. Press.
Wenk H.R., Bulakh A. (2004) Minerals: their constitution and origin. Cambridge
Uni. Press.
Dill H. G. (2010) The “chessboard” classification scheme of mineral deposits:
Mineralogy and geology from aluminum to zirconium. Earth Science Reviews, 100,
1–420.
MacKenzie W.S., Adams A.E. (1994) Rock and minerals in thin section. Manson
Publ. Ltd.
Henning Th. (2003) Astromineralogy: Lecture Notes in Physics. Springer, New
York.