Classe 9 - Silicati   

 

  

 

I minerali appartenenti alla classe dei silicati sono tra i più importanti, essendo circa il 25% dei minerali conosciuti ed il 40% dei minerali comuni. Salvo poche eccezioni tutti i minerali che formano le rocce ignee sono silicati, che costituiscono così il 90% della crosta terrestre. Quando le percentuali del peso medio degli elementi della crosta vengono ricalcolati sulla base dell’abbondanza atomica, si trova che 62.5 atomi su 100 sono di O, 21.2 di Si, e 6.5 di Al. Fe, Mg, Ca, Na e K ammontano a circa due o tre atomi.

I silicati vengono suddivisi in base al rapporto silicio ossigeno ed al modo di legarsi dei tetraedri di Si in: nesolicati, sorosilicati, ciclosilicati, inosilicati, fillosilicati, tettosilicati

 

Nesosilicates - Sorosilicates - Cyclosilicates 

 

 

9 - 1 - Nesosilicati

 

I tetraedri SiO₄ sono isolati ma legati tra loro da ioni di coordinazione.

La loro struttura dipende soprattutto dalla grandezza e dalla carica dei cationi coordinatori. L’impacchettamento atomico dei nesosilicati generalmente è denso, ed è per questo che i minerali di questo gruppo hanno elevato peso specifico e sono molto duri.

Siccome i tetraedri SiO₄ sono liberi e non legano tra di loro in catene o fogli per esempio, l’abito cristallografico dei nesosilicati è equidimensionale e sono assenti direzioni di sfaldatura preferenziali. Sebbene Al³⁺ sostituisca abbastanza facilmente il silicio nei silicati, qui le sostituzioni da parte dell’Al³⁺ sono ridotte.

I gruppi più comuni sono: fenacite Be₂SiO₄, olivina (Fe,Mg)₂SiO₄,

granati A₃B₂(Si₄O)₃, zircone ZrSiO₄, polimorfi dell’Al₂SiO₅.

 

9 - 2 - Sorosilicati

 

Sono caratterizzati da gruppi tetraedrici isolati formati da due tetraedri SiO₄ che dividono un ossigeno apicale. Il Rapporto di Si:O è 2:7. Questo gruppo è costituito da più di 70 minerali conosciuti, ma la maggior parte sono rari.

I più comuni sono: emimorfite Zn₄(Si₂O₇)(OH)_2*H₂O, lawsonite CaAl₂(Si₂O₇)(OH)_2*H₂O, vesuvianite Ca₁₀(Mg,Fe)₂Al₄(SiO₄)₅(Si₂O₇)₂(OH)₄, gruppo degli epidoti (clinozoisite, epidoto, allanite).

 

9 - 3 - Ciclosilicati

 

Contengono anelli di tetraedri SiO₄ uniti tra di loro, con un rapporto Si:O uguale a 1:3. Sono possibili tre configurazioni di anelli chiusi, la più semplice delle quali è Si₃O₉, rappresentata tra i minerali solo dal raro titanosilicato,  benitoite  BaTiSi₃O₉.

L’anello Si₄O₁₂ si trova solo in pochi minerali molto rari, come per esempio la papagoite Ca₂Cu₂Al₂Si₄O₁₂(OH)₆. Anche la struttura dell’axinite era originariamente classificata sulla base degli anelli Si₄O₁₂, ma dati più recenti hanno mostrato una struttura più complessa costituita da gruppi B₂Si₈O_30.

L’anello Si₆O₁₈ comunque è il costituente base della struttura di un minerale importante e comune, il berillo, Be₃Al₂Si₆O₁₈, ed anche della tormalina. Nella struttura del berillo gli anelli Si₆O₁₈ sono organizzati in strati paralleli tra loro, contenenti al loro interno strati di ioni di Be ad Al. Essendo Be in coordinazione 4 (lega a se 4 atomi contemporaneamente) ed Al in coordinazione 6 gli strati avranno giacitura sia verticale sia orizzontale. Gli anelli di Si ed O sono organizzati in modo da essere non polari; così si può immaginare un piano che passa attraverso i tetraedri nel piano degli anelli.

I più comuni sono: axinite (Ca,Fe,Mn)₃Al₂BSi₄O₁₆H,

berillo (smeraldo, acquamarina, eliodoro) Be₃Al₂Si₆O₁₈,

cordierite (Fe,Mg)₂Al₄Si₅O_18*nH₂O,

tormalina (Na,Ca)(Li,Mg,Al)(Al,Fe,Mn)₆(BO₃)₃Si₆O₁₈(OH)₄.

 

 

9 - 4 - Inosilicati

 

 

I tetraedri SiO₄ possono organizzarsi in catene condividendo ossigeni. Catene semplici possono essere unite tra loro condividendo ulteriori ossigeni in tetraedri alternati fino a formare bande o doppie catene. Nella struttura di una catena semplice 2 dei 4 ossigeni di un tetraedro vengono condivisi, dando così un rapporto Si:O uguale a 1:3. Nella struttura a catena doppia metà dei tetraedri presenti condivide 3 ossigeni, l’altra metà condivide due ossigeni , risulterà quindi un rapporto Si:O = 4:11.

Tra gli inosilicati ci sono due importanti gruppi di minerali: i pirosseni, formati da catene singole, e gli anfiboli, formati da catene doppie. Da un punto di vista cristallografico, fisico e chimico ci sono molte similitudini tra questi due gruppi. Sebbene la maggior parte dei pirosseni ed anfiboli siano monoclini, entrambi i gruppi hanno rappresentanti ortorombici. Per entrambi i gruppi la distanza basale (delle due catene, ossia il parametro c della cella elementare) è circa 5.2 . Anche il parametro a della cella è simile, ma a causa della doppia catena il parametro b degli anfiboli è circa il doppio di quella del pirosseno corrispondente.

I gruppi più comuni sono: pirosseni (orto e clinopirosseni, Na pirosseni e spodumene LiAlSi₂O₆); anfiboli (serie della cummingtonite, della tremolite, Na anfiboli, orneblende X_2-3Y₅Z₈O₂₂(OH)₂); pirossenoidi (wollastonite CaSiO₃, rhodonite MnSiO₃)

 

 

 

 

9 - 5 - Fillosilicati

 

Come suggerisce la derivazione greca del nome di questo importante gruppo (Phyllon, foglio) la maggior parte dei suoi numerosi rappresentanti ha abito piatto ed una superficie di sfaldatura netta. Generalmente sono poco densi e poco duri, e possono mostrare flessibilità oppure elasticità delle lamine di sfaldatura. Tutte queste peculiarità sono dovute ad una struttura prevalentemente formata da fogli estesi di tetraedri SiO₄.

In questi fogli 3 dei 4 ossigeni di un tetraedro sono condivisi coi tetraedri vicini, si ha quindi un rapporto Si:O = 2:5. Ogni foglio, se non è distorto, ha simmetria esagonale. Quando ioni esterni sono legati al foglio Si₂O₅ si legano a due O ed al gruppo OH (presente molto spesso all’interno del foglio). Il triangolo formato da due ossigeni ed il gruppo OH (parallelo al foglio quindi), è molto simile al triangolo che costituisce la faccia di un ottaedro XO₆ (con X occupato da Mg o Al). Ciò significa che è possibile legare ad una rete di ossigeni apicali e gruppi OH un foglio di ottaedri regolari, dove l’ottaedro è inclinato sul suo lato triangolare.

Quando questi fogli formati da tetraedri ed ottaedri sono uniti, si ottiene la geometria generale delle strutture tipo antigorite o caolinite.

I gruppi più comuni sono: serpentino, miche, clorite, minerali argillosi.

 

Tectosilicates - Quartz - Chalcedony

 

 

 

9 - 6 - Tettosilicati

 

Circa il 64% della crosta terrestre è fatta di minerali aventi struttura tridimensionale costruita attorno all’unità fondamentale di tetraedri SiO₄. Nella classe dei tettosilicati tutti gli ossigeni apicali sono condivisi con gli altri tetraedri vicini. Ne risulta una struttura particolarmente stabile, in cui il rapporto Si:O è 1:2.

I gruppi più comuni sono: silice (polimorfi del gruppo SiO₂, opale); feldspati (feldspati alcalini (K,Na)AlSi₃O₈ e plagioclasi NaAlSi₃O₈ – CaAl₂Si₂O₈); feldspatoidi (leucite KAlSi₂O₆, nefelina (Na,K)AlSiO₄, sodalite Na₈(AlSiO₄)₆Cl₂); zeoliti (cabasite CaAl₂Si₄O_12*6H₂O, heulandite CaAl₂Si₇O_18*6H₂O); serie della scapolite.

 

9 - 6.1 - Quarzo

 

Chimicamente è un ossido di silicio, strutturalmente un tettosilicato.

Le varietà più comuni sono: quarzo latteo, quarzo ialino, quarzo ametista, quarzo affumicato.

Le varietà più rare sono: quarzo verde, quarzo rosa, quarzo rosso.

Talvolta, può contenere inclusioni di altri minerali che lo rendono bello e appariscente. Tra queste varietà ricordiamo le seguenti: occhio di tigre che contiene fibre di crocidolite alterata in giallo e viene dal Sud Africa; occhio di gatto che contiene fibre di asbesto e viene dallo Sri Lanka, è di un colore verde-bruno con riflessi gialli; quarzo rutilato o capelvenere che contiene cristalli aciculari gialli e rossi di rutilo proviene dal Madagascar, dal Brasile e dalla Svizzera. Quarzo avventurinato che contiene lamelle di mica e di goethite che gli conferiscono un colore verde o giallo luccicante.

I migliori esemplari provengono dall'India, dal Brasile, dalla Cina, dal Madagascar e dalla Siberia.

 

9- 6.2-Calcedonio                                                                                                                                                 

È una varietà di quarzo compatta, microcristallina, di solito concrezionare zonata, con zone a struttura fibrosa alternate a zone microgranulari. Comuni anche gli aggregati mammellonari e i noduli, spesso con zonature di colore più o meno concentriche. Ha tipicamente colore grigio azzurro, ma può avere vari colori e prendere vari nomi a seconda della maniera di presentarsi. (vedi agata, onice, diaspro, corniola, crisoprasio) .

 

Agata

E' la varietà zonata concentrica che si forma per deposito chimico da soluzioni acquose entro cavità tondeggianti di rocce laviche (geodi).

Onice

Calcedonio biancastro o rossastro, grigio, bruno e perfino nero, in genere non lucido. Quando si presenta in noduli in rocce calcaree prende il nome di selce.

Molto comune e già noto ai preistorici che lo usavano per fabbricare attrezzi e armi e lo commerciavano attivamente.

Diaspro

Termine generico dato a tutti i calcedoni opachi e colorati in modo abbastanza uniforme: i più comuni hanno toni intensi di rosso, verde e arancione o viola.

Corniola

E' di colore rosso aranciato per la presenza di finissima ematite o limonite, è il classico materiale da sigilli.

Crisoprasio

E' di colore verde. Si trova normalmente nelle serpentiniti ricche in nichel.