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.