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Come nascono minerali da un vulcano
La minerogenesi magmatica è il processo che porta alla formazione di una serie di minerali a partire da una fuso magmatico soggetto a raffreddamento.
Normalmente si ha semplicemente la trasformazione della fase fluida in una fase solida compatta costituita da un aggregato di minerali diversi (roccia). All'interno di cavità o fessure, si può avere invece la formazione di individui cristallini singoli o associati accresciuti separatamente dalla roccia che li contiene. In entrambi i casi Il passaggio da fuso a solido avviene per cristallizzazione, intesa come disposizione ordinata nello spazio di particelle elementari secondo un modello reticolare caratteristico per ciascuna specie mineralogica. Solo se il rafreddamento è rapidissimo può formarsi vetro vulcanico a struttura disordinata.
Il tipo e le caratteristiche dei minerali che si formeranno dipendono da:
- composizione relativa del magma
- tipo e quantità di gas disciolti
- pressione
- temperatura
Tutti questi fattori variano durante l'intero processo nel quale si è soliti distinguere almeno quattro stadi principali, ognuno caratterizzato da peculiari condizioni chimico-fisiche.
Fase ortomagmatica
La temperatura è compresa tra 1200 e 750 °C.
La pressione dipende dalla profondità, che va da 0 ad alcune decine di km.
La composizione è quella relativa al tipo di magma (ultrabasico, basico, intermedio, acido) da cui dipende anche la percentuale di gas presenti (prevalentemente vapore acqueo e CO2).
I minerali di genesi ortomagmatica sono i componenti essenziali e accessori delle più comuni rocce magmatiche. Tra questi possiamo avere, nell'ordine in cui si formano: elementi nativi come platino e diamante, apatite, magnetite, spinello, pirite, titanite, zircone, olivina, pirosseni, anfiboli, plagioclasi, mica biotite, K-feldspato, nefelina, mica muscovite, quarzo.
Fase pegmatitica
La temperatura è compresa tra 750 e 550 °C.
La pressione ora è molto elevata poiché il magma si è arricchito in percentuale di componenti volatili, i quali inoltre ne abbassano la temperatura di fusione e ne aumentano la fluidità.
E' aumentata anche la concentrazione di componenti bassofondenti e di quegli elementi chimici definiti 'incompatibili' perché troppo grandi o troppo piccoli per entrare a far parte dei comuni reticoli cristallini. Il magma molto fluido si insinua facilmente nelle fessure delle rocce generando filoni e favorisce la formazione di cristalli di grande dimensione.
Tra i minerali tipici delle pegmatiti troviamo: quarzo, feldspati alcalini (ortoclasio, microclino ed albite), muscovite e altre miche, topazio, berillo (smeraldo e acquamarina), tormalina, spodumene, apatite, cassiterite, columbite, corindone, uraninite, thorianite.
Fase pneumatolitica
La temperatura è compresa tra 550 e 374 °C.
La pressione non è definibile in quanto vapori e gas (H2O, CO2, SO2, H2S, HF, HCL ...) presenti in gran quantità tendono a separarsi da ciò che resta del magma ormai quasi completamente cristallizzato e a disperdersi nelle rocce incassanti con le quali possono reagire per formare nuovi composti.
Quando le trasformazioni avvengono al di fuori della massa magmatica consolidata e coinvolgono minerali delle rocce incassanti si può parlare anche di metamorfismo di contatto, fenomeno al quale i fluidi pneumatolitici partecipano attivamente.
Tra i tanti minerali che possono formarsi in questo ambiente mutevole vi sono ad esempio: calcite, molibdenite, cassiterite, wolframite scheelite, vesuviana, fassaite, grossularia e altre varietà di granato.
Fase idrotermale
La temperatura è inferiore a 374 °C (temperatura critica oltre la quale non può esistere acqua allo stato liquido neppure comprimendo il vapore oltre le 218 atm).
Pressioni e composizione delle soluzioni sono molto variabili.
Al di sotto della temperatura critica si può avere quindi la condensazione del vapore e la formazione di soluzioni acquose dalle quali i minerali possono precipitare per processi simili a quelli che avvengono nella minerogenesi sedimentaria, in genere per decompressione, variazioni di temperatura o di concentrazione e in seguito a reazioni chimiche.
I fluidi idrotermali possono migrare all'interno delle rocce porose o fratturate e depositare minerali anche in luoghi lontani dalla fonte che li ha prodotti.
I minerali di genesi idrotermale, ottenuti per precipitazione da soluzioni sature o per sublimazione delle esalazioni gassose, sono moltissimi: pirite e calcopirite, oro e argento, solfuri misti di rame, zinco, piombo, (galena e blenda), barite, fluorite, calcite, rodocrosite, ematite, ilmenite, rutilo, diverse varietà di silice cristallina e microcristallina (quarzo, agata, corniola, calcedonio, diaspro) adularia, epidoto, diversi tipi di zeoliti, orpimento, cinabro, realgar, antimonite, zolfo.
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