Anortite

3.5.3 Ossidi e idrossidi

Il ghiaccio (H2O) è una fase solida dell’acqua alla temperatura di 0°C e cristallizza come un minerale esagonale con una densità di 0.9175 g/cm3 e galleggia sull’acqua. I fiocchi di neve si formano per sublimazione (dal vapore acqueo e non dall’acqua) e cristallizza nel cristallo esagonale in forma di stelle a sei lati. I quattro pianeti giganti gassosi del Sistema Planetario esterno sono composti principalmente da acqua-ghiaccio e gas.

Il quarzo (SiO2) è la modifica polimorfica più comune del biossido di silicio nelle rocce. Il biossido di silicio cristallino si presenta in diverse modificazioni alfa polimorfe nelle rocce: tridymite e cristobalite, ciascuna con un’altra modificazione beta instabile. Il diverso SiO2 cristallizzato si presenta in ben 12 modificazioni polimorfiche a seconda della temperatura. La trasformazione di una modifica in un’altra è un processo estremamente lento. A volte entrambe le modificazioni polimorfiche a temperatura più alta e più bassa possono essere stabili per un certo tempo. Il quarzo (Fig. 3.5) cristallizza nel sistema esagonale e si trova spesso in natura in forma di cristallo come mostrato in Fig. 1.23. Il quarzo è più comune e abbondantemente presente nei sedimenti delle rocce silicee, nelle rocce intrusive e venose acide, così come nella maggior parte delle rocce metamorfiche (mylonitr, quarzite, fillite, mica, e scisti verdi, gneiss, e granulite).

Opal (SiO2-nH2O) è un mineraloide (minerale amorfo) di forme irregolari ed è di colore bianco. Il colore cambia in giallo, grigio, marrone o rosso in presenza di impurità. Un tipo speciale di opale diventa prezioso, cioè caratterizzato da impressionanti flussi di colori grigio-bluastri e bianchi. L’opale viene espulso da sorgenti calde e geyser. Nelle rocce sedimentarie, in particolare il calcare, l’opale è formato da carbonato ed escreto da soluzioni contenenti silicio. L’opale può verificarsi come un minerale secondario durante il processo di invecchiamento di minerali silicatici primari, rocce ignee basiche e ultrabasiche. Gli scheletri di alghe, diatomee, spugne di silicio e radiolari sono composti da opale, e con la loro deposizione e diagenesi formano rocce sedimentarie silicee.

Il calcedonio è un tipo fibroso di quarzo criptocristallino che forma un ammasso molto denso a forma di rene. È composto da sottili aggregati paralleli e linearmente disposti di cristalli fibrosi che di solito mostrano le caratteristiche strutturali ai raggi X del β-quarzo. Ha un aspetto ceroso e lucido e può essere di colore bianco, grigio, rosa, giallastro, marrone scuro o nero. Il calcedonio di colore giallastro e rosso è considerato come pietra semipreziosa. Il calcedonio è un ingrediente frequente dei sedimenti di silicio, cioè il chert (Tabella 6.7) e la radiolarite. Il calcedonio si forma tipicamente per estrazione da soluzioni acquose contenenti acido silicico. L’opale si forma da una soluzione di biossido di silicio e acqua. L’acqua scende attraverso la terra e raccoglie la silice dall’arenaria. La soluzione ricca di silice si deposita in crepe e vuoti, ricristallizza e appare come masse solide irregolari, concrezioni, lenti e noduli. Può formarsi nel calcare come riempimento di vuoti e nella roccia base di rocce vulcaniche o estrusive.

L’agata è una varietà di calcedonio con lamina sottile modificata o strati di diversi colori (Fig. 3.1). L’agata con le lamine bianche e nere è conosciuta come onice. Il tipo denso e opaco di calcedonio con aggiunte di ferro di colore marrone-rosso è chiamato diaspro ed è usato per fare gioielli.

Corindone (Al2O3) è una forma cristallina di ossido di alluminio e ha tracce di ferro, titanio e cromo. È un minerale che forma la roccia e materiali naturali trasparenti e chiari. Può avere diversi colori in presenza di impurità. Le varietà di colore rosso trasparente sono conosciute come rubino e utilizzate come gemme di alto valore. Il corindone con tutti gli altri colori è chiamato zaffiro. Può graffiare quasi tutti gli altri minerali a causa dell’estrema durezza. Il corindone puro ha una durezza di 9 nella scala di durezza Mohs. È comunemente usato come abrasivo, dalla carta vetrata alle grandi macchine, lavorando metalli, plastica e legno. Il corindone si presenta come un minerale in mica scistosa, gneiss, e alcuni marmi nei terranei metamorfici. Si verifica anche nella sienite ignea a basso contenuto di silice e nelle sieniti intrusive nefeliniche. Le altre occorrenze sono come masse adiacenti agli intrusi ultramafici, associate a picchi di lamprofiro, e come grandi cristalli in pegmatiti.

La gibbsite è un idrossido di alluminio conosciuto come “idrargillite” o “idrargillite” e cristallizza nel sistema monoclino. Si trova raramente allo stato puro e spesso mescolata con boehmite, caolinite, ematite e limonite nelle bauxiti e lateriti, cioè come possibile fonte di alluminio.

La boehmite γ-AlO(OH) o böhmite è un minerale di ossido-idrossido di alluminio e l’allumogel è un gel amorfo Al(OH)3. Si verifica con la gibbsite come costituenti minerali principali della bauxite e della laterite.

L’ematite (Fe2O3) (Fig. 1.40) e la magnetite (FeO-Fe2O3) sono costituenti molto comuni, ma solitamente minori di molte rocce. Tuttavia, i processi magmatici e idrotermali possono formare grandi depositi di questi minerali adatti all’estrazione di minerali di ferro.

La goethite è l’idrossido di ferro formato come ammassi amorfi e conosciuto come limonite. La limonite è un minerale di ferro marrone formato a causa dell’usura dei minerali di ferro. La limonite comprende idrossidi di ferro amorfi con quantità variabili di acqua.

La limonite si trova in molte rocce che danno il colore marrone, giallo o abbronzato. Si sviluppa tipicamente come prodotto dell’erosione chimica di molti minerali contenenti Fe2+ o ferro ferroso. Nel processo di ossidazione si ossida nel ferro trivalente Fe3+, che è noto come processo di limonitizzazione. La limonitizzazione è ben visibile nel colore giallo-marrone in rocce grigio-verdastre appena staccate lungo e intorno alle fessure. Il colore marrone, giallo o rosso-marrone delle argille e di molte altre rocce deriva dalla limonite. La limonite sopra i depositi di ematite e siderite forma spesso una crosta di agenti atmosferici e conosciuta come il “cappello di ferro”. La limonite e la goethite sono fonti importanti di minerali di ferro e di nichel di basso grado. L’ocra o ocra è un pigmento naturale di terra argillosa che è una miscela di ossido ferrico e quantità variabili di argilla e sabbia. Il colore varia dal giallo all’arancione profondo o al marrone.

La cromite (FeO-Cr2O4) è un ossido di ferro e cromo (Fig. 1.37) e l’ilmenite (FeO-TiO2) è un minerale di ossido di ferro e titanio. Questi minerali sono importanti minerali di cromo e titanio, e sono spesso ingredienti della roccia in quantità minori. La cromite e l’ilmenite cristallizzano ad alte temperature nel magma intrusivo nella fase iniziale della cristallizzazione e sono presenti come ingredienti regolari delle rocce mafiche e ultramafiche.

Il rutilo (TiO2) cristallizza nel sistema tetragonale e si trova comunemente in forma di cristalli a bastoncino o ad ago. Il colore varia tra il rosso scuro e il nero. Si verifica di solito nel metamorfismo regionale ed è associato a scisti cristallini (gneiss, mica scisti, filladi e anfiboliti). Il rutilo è un minerale comune nei sedimenti clastici e nelle rocce sedimentarie (sabbia/pietre arenarie), con alta resistenza agli agenti atmosferici. Il rutilo si presenta nei depositi fluviali e offshore insieme al concentrato d’oro in quantità significative. Il rutilo è comune nelle rocce ignee acide come minerale secondario.

La pirolusite è un minerale di ossido di manganese (MnO2) e cristallizza nel sistema tetragonale. Di solito si trova in aggregati di strisce e aghi di colore da grigio scuro a nero. Si forma per origine idrotermale e sedimentaria. La pirolusite è un minerale diffuso e principale di manganese.

Psilomelano (MnO-MnO2-nH2O) è una modifica colloidale dell’ossido di manganese con acqua. Si presenta come ammassi simili a reni. Si trova spesso sotto forma di croste sottili, rivestimenti e dendriti in superfici di strato o fessure di diverse rocce, soprattutto calcaree. I colori del minerale sono ferro-nero o blu-nero mentre le rocce ospitanti che contengono psilomelano sono di colore grigio scuro o nero. Lo psilomelano è originato da soluzioni acquose arricchite di manganese come prodotto dell’erosione superficiale di vari minerali contenenti manganese.

Spinel (MgO-Al2O3) è un membro delle miscele isomorfe di diversi spinel Al3+, Fe3+, e Cr3+. Il minerale è un prodotto tipico del metamorfismo di contatto. Lo spinello proviene da sedimenti argillosi in contatto con l’intrusione magmatica e si trova nella regione di Skarns e Hornfels.