minerale (mineralogia)

Lessico

sm. [sec. XIV; da minerale]. Corpo omogeneo naturale costituente della crosta terrestre. Per estensione il termine è usato anche per indicare i prodotti che, attraverso una preparazione meccanica, si ricavano da giacimenti economicamente coltivabili.

Descrizione generale

La definizione generale di minerale viene da vari autori precisata in senso restrittivo: in genere sono considerati minerali unicamente i corpi solidi, cristallini e inorganici presenti nella litosfera; vengono così esclusi i corpi liquidi (per esempio il mercurio), gli amorfi (per esempio l'opale che è una sostanza colloidale), gli elementi e i composti appartenenti all'idrosfera, i depositi di natura e origine organica come i carboni e i petroli che peraltro hanno caratteristiche chimicofisiche variabili da punto a punto. Proprietà essenziali per un minerale sono comunque l'origine naturale (non è un minerale il cloruro di sodio che si ottiene provocando l'evaporazione dell'acqua di mare, è invece un minerale il salgemma formatosi per evaporazione naturale di acque salate), l'omogeneità fisica e la composizione chimica costante, almeno entro stretti limiti. Si può pertanto accettare ragionevolmente per minerale la definizione di corpo solido omogeneo inorganico, naturalmente presente nella litosfera, caratterizzato da proprietà fisiche e chimiche costanti.

Struttura e composizione

Escludendo per definizione le sostanze amorfe, i minerali sono costituiti da sostanze solide cristalline, formate cioè da un insieme di particelle (ioni, atomi, molecole) disposte nello spazio in modo regolare secondo determinati reticoli che conferiscono al minerale una struttura omogenea e discontinua. La struttura reticolare determina macroscopicamente forme geometriche ben definite, per cui i minerali si presentano spesso in cristalli distinti con aspetto caratteristico. Data la loro natura, per ogni minerale è possibile poi determinare l'appartenenza a una delle classi comprese nei sistemi di simmetria dei cristalli. Dal punto di vista chimico, i minerali possono essere sostanze semplici (elementi) o sostanze costituite da due o più elementi (composti chimici, leghe). La determinazione della composizione chimica viene effettuata con i normali mezzi dell'analisi chimica, adattati al particolare tipo di minerale, e assume particolare importanza per quei minerali, detti isomorfiquali a composizioni chimiche analoghe corrisponde uguale struttura cristallina. Altrettanto importante è il fenomeno del polimorfismo per cui più sostanze minerali con struttura diversa presentano una medesima composizione chimica. Dalle proprietà cristallochimiche dipendono alcune proprietà fisiche che spesso servono a identificare i minerali a un semplice esame visivo. Si distinguono proprietà meccaniche, tra cui le principali sono la durezza, la sfaldabilità, la fratturazione; proprietà ottiche, come il colore, la lucentezza, l'indice di rifrazione, oltre ad altre caratteristiche dipendenti dall'anisotropia cristallina (birifrangenza, pleocroismo, ecc.); proprietà magnetiche, per cui i minerali vengono distinti in paramagnetici e diamagnetici; proprietà elettriche, legate alla conducibilità o al potere isolante, all'esistenza di assi polari per cui certi minerali sottoposti a pressione meccanica riscaldati mostrano i fenomeni della piezo- e piroelettricità. Importante per il riconoscimento diretto dei minerali è poi la loro struttura esterna, dipendente da quella interna e dal processo di formazione: si hanno così strutture fibrose, oolitiche, granulari, ecc.

Formazione

I minerali possono presentarsi in individui cristallini isolati, in aggregati di tipo e aspetto vario, in ammassi a costituire vene e filoni all'interno di rocce, e in associazioni con altri minerali nelle rocce della litosfera come costituenti singenetici, formatisi cioè contemporaneamente alla roccia, o epigenetici, formatisi con processo successivo a quello che ha originato la roccia (origine secondaria). La formazione dei minerali è collegata con i processi genetici delle rocce; questi sono essenzialmente di tre tipi: magmatico, sedimentario, metamorfico. Il processo magmatico produce i minerali durante le diverse fasi di consolidamento di un magma. In un magma che si trovi a grande profondità (processo intrusivo) esistono le condizioni più favorevoli per la formazione di minerali ben cristallizzati: la lentezza di raffreddamento, la tranquillità dell'ambiente, la lenta e progressiva liberazione degli elementi volatili permettono la graduale cristallizzazione di minerali per ogni fase di consolidamento magmatico.Esistono pertanto minerali caratteristici, rispettivamente, dello stadio ortomagmatico, pegmatitico, pneumatolitico, idrotermale (vedi consolidamento). Al contrario, in un magma prossimo alla superficie, o quando esce all'esterno (processo effusivo), i minerali non si formano in una successione precisa. La rapida caduta di pressione e di temperatura, la violenta emissione di vapori e gas provocano la formazione di minerali a struttura microcristallina, o di masse vetrose a volte racchiudenti grossi cristalli (fenocristalli) originatisi prima dell'effusione. Sempre legati alla genesi magmatica possono considerarsi quei minerali che si formano nelle fumarole all'interno di fessure o cavità, cristallizzati per sublimazione di vapori e gas provenienti dal magma sottostante. I minerali originati dai processi sedimentari derivano in genere da rideposizione di minerali entrati in soluzioni o trasportati meccanicamente. Per quanto riguarda la neoformazione ha particolare importanza la sedimentazione chimica, come quella che è all'origine dei minerali evaporitici dei deposti salini, e biochimica come accade per la formazione della limonite. Si considerano legati alla genesi sedimentaria anche quei minerali che si formano per alterazione e trasformazione delle zone superficiali dei giacimenti. Queste alterazioni sono particolarmente intense nei giacimenti a solfuri e solfosali: si forma acido solforico che produce calore e altera i minerali trasformandoli completamente. A contatto con l'aria (zona di ossidazione) si formano ossidi e carbonati, mentre i solfati, solubili in acqua, vengono asportati. Le soluzioni derivate dall'alterazione possono penetrare in profondità e ridepositare i sali disciolti producendo un arricchimento progressivo di minerali (zona di arricchimento o di riduzione). Il terzo processo minerogenetico, cioè il metamorfismo, consiste nella trasformazione e ricristallizzazione delle masse rocciose. Si verificano inoltre fenomeni di metasomatosi e di iniezione magmatica che portano alla neoformazione di minerali (vedi metamorfismo).

Classificazione dei minerali

Le prime classificazioni razionali dei minerali erano basate esclusivamente sulla composizione chimica. La più nota fra queste è di J. D. Dana, pubblicata nel 1837, aggiornata dal figlio Edward Salisbury e successivamente rivista e completata da vari studiosi. La tendenza attuale è invece di classificare i minerali tenendo conto sia della composizione sia delle caratteristiche strutturali. La classificazione cristallochimica più completa è quella pubblicata da Strunz (Mineralogischen Tabellen, 1957) che viene continuamente aggiornata "La tabella con la classificazione dei minerali secondo Strunz è a pag. 1 del 15° volume." . "Per la classificazione dei minerali secondo Strunz vedi il lemma del 13° volume." Strunz divide i minerali in 8 classi, ogni classe viene poi suddivisa in gruppi o in serie sia in base a considerazioni strutturali, sia secondo determinati rapporti quantitativi tra elementi caratteristici, sia in base alla presenza o assenza di particolari gruppi anionici e alla dimensione dei cationi presenti. Sono note più di 2000 specie mineralogiche e si calcola che annualmente si aggiungano ca. 15 minerali nuovi; bisogna però notare che l'odierna precisione delle tecniche di analisi chimica e strutturale permette spesso di riunire sotto un'unica specie minerali ritenuti un tempo diversi.

E. Artini, I minerali, Milano, 1963; E. Grill, Minerali industriali e minerali delle rocce, Milano, 1963; D. Di Colbertaldo, Giacimenti minerari, 2 voll., Padova, 1967-70; H. Strunz, Mineralogische Tabellen, Lipsia, 1970; A. Desio, Geologia dell'Italia, Torino, 1973; V. De Michele, Guida mineralogica d'Italia, Novara, 1974.