Lez 12 2013 NESOSILICATI Dimensionalit 0 Strutture generalmente

Lez 12 2013

• NESOSILICATI • Dimensionalità 0 • Strutture generalmente compatte che determinano relativamente alti valori dei Pesi Specifici e Durezze • L’abito cristallino tende ad essere equidimensionale • Non è presente una sfaldatura evidente

SILICATI Nesosilicati Gruppo delle olivine

I minerali del gruppo delle olivine cristallizzano con simm. Rombica I Tetraedri sono essenzialmente occupati dal catione Si 4+ gli ottaedri sono occupati da ioni bivalenti Mg, Fe, Mn, Ca (raramente) I termini puri formano miscele isomorfe

Termini “puri” • • Forsterite Mg 2 [Si. O 4] Fajalite Fe 2 [Si. O 4] Tefroite Mn 2 [Si. O 4] Ca-olivina Ca 2 [Si. O 4] • Monticellite Ca. Mg [Si. O 4] • Glaucocroite Ca. Mn [Si. O 4] • Kirschteinite Ca. Fe [Si. O 4]

I cristalli mostrano combinazioni di prismi e pinacoidi, La densità varia da 3, 222 a 4, 394 gcm-3; durezza 6 ½ -7 colore verde-giallo, verde oliva, giallo bruno forsterite a 0 4, 75 b 0 10, 20 fajalite a 0 4, 82 b 0 10, 48 c 0 5, 98 Å c 0 6, 09 Å

Diagramma miscele isomorfe

Diagramma triangolare

Siti strutturali

Siti strutturali nelle olivine • Si distinguono due tipi di tetraedri T 1 e T 2 diversamente orientati e due tipi di ottaedri M 1 leggermente appiattiti e M 2 più regolari • Fe 2+ (0. 74Å) rispetto al Mg 2+ (0. 67 Å) mostra una lieve preferenza per il sito M 1 anche se più piccolo • Se nella struttura è presente del Ca, questo va in M 2 • Nel caso della Monticellite Ca. Mg [Si. O 4] il Ca va tutto in M 2 e il Mg in M 1

Richiamo **** Distribuzione degli elementi nel corso della cristallizzazione magmatica (Goldschimidt) Esempi • Se due ioni hanno raggi simili e la stessa carica lo ione più piccolo entrerà più facilmente in un dato reticolo cristallino pertanto lo ione di dimensioni maggiori si concentrerà nelle frazioni di più bassa temperatura • Le prime olivine che cristallizzano sono più ricche in Mg (0. 67 Å) che non in Fe (0. 74Å)

Siti e condizioni chimico-fisiche • Le dimensioni degli ottaedri presentano variazioni al variare della T, P e ambiente chimico • Le dimensioni dei tetaedri, invece, restano costanti Ciò determina la formazione di fasi polimorfe es. a P elevatissime l’olivinaα (D 3. 2 -4. 4 gcm-3) si trasforma in olivina β e olivina γ che mostrano un impacchettamento cubico compatto con D>10%

Olivina e densità Variazione nelle velocità delle onde sismiche nel mantello Si ritiene che l’olivina sia il costituente principale del mantello superiore e si trasformi in fasi tipo spinello nel mantello inferiore 1000° 100 -120 kbar

Rocce contenenti olivina • L’olivina è uno dei costituenti principali di rocce ultrabasiche quali dunite e peridotite [Fo 96 -87] • È presente in gabbri e basalti detti appunto olivinici [Fo 80 -60] , nelle basaniti (rocce a feldspatoidi) • È presente come accessorio in andesiti, trachiti, sieniti • Mg 2 [Si. O 4] e Ca. Mg [Si. O 4] monticellite possono formarsi in calcari e dolomie termometamorfosate come ad es. nei proietti del Vesuvio e vulcani laziali • È presente anche in molte meteoriti condritiche

forsterite Mg 2 Si. O 4] ortonolite (Fe, Mg)2 Si. O 4] fajalite Fe 2 Si. O 4] Si. O 2 41, 85 32, 47 30, 09 Ti. O 2 0, 07 0, 34 Al 2 O 3 0, 02 Fe 2 O 3 0, 18 Fe. O 2, 05 53, 14 69, 42 Mn. O 0, 21 0, 73 0, 28 Mg. O 56, 17 13, 22 0, 91 Ca. O 100, 35 Si Al 0, 08 100, 1 0, 988 100, 78 0, 997 1, 003 0, 001 Ti 0, 001 0, 002 0, 988 1, 000 1, 003 Ti 0, 005 Fe 3+ 0, 004 Mg Fe 2+ Mn Ca 1, 976 0, 602 0, 046 0, 04 1, 363 1, 937 0, 004 0, 018 0, 008 2, 02 0, 003 1, 992 1, 994

Olivine (olivina nota anche come peridoto) • Miscele isomorfe in tutte le proporzioni. • In particolare i nomi di forsterite e fayalite si riferiscono rispettivamente a Mg 2 Si. O 4 ed Fe 2 Si. O 4 ma anche alle olivine con composizione: Fo 90 Fa 10 ; Fo 10 Fa 90 • Come elementi in tracce sono presenti Ni, Co e Cr 2+ in particolare nelle olivine magnesiache • Il Cr è presente come Cr 2+ Cr 3+; scarsa presenza in relazione allo stato di ossidazione del sistema • La presenza di Fe 3+ indice di alterazione • Nelle olivine può essere presente il Ca < 0. 72% • Rara presenza di P 5+ (400 ppm) il bilanciamento viene mantenuto tramite vacanze nei siti ottaedrici

Morfologia olivina Le olivine presentano numerosi abiti: tabulare, aciculare, dendritico, che sono da correlare a presunte velocità di raffreddamento del liquido nel corso della cristallizzazione. Olivine allungate e dendritiche sono tipiche di molte lave ultrabasiche (komatiti)

Proprietà fisiche – composizione chimica

Costanti cristallografiche - composizione chimica • I parametri della cella variano linearmente con la composizione pertanto si può facilmente determinare dai dati diffrattometrici.

I minerali sono in grado di modificarsi in risposta a variazioni del contesto geologico in cui si sono formati Olivina in sezione sottile

Alterazione dell’olivina • L’olivina è molto sensibile all’alterazione idrotermale, all’alterazione superficiale, al metamorfismo di basso grado. • I prodotti di alterazione sono vari e includono: serpentino (fillosilicato), clorite (fillosilicato), iddingsite [miscela marrone rossiccia formata da smectite, goethite Fe. O(OH), ematite Fe 2 O 3] • Il meccanismo di alterazione prevede la diffusione di ioni H nella struttura che si legano agli O liberando dai siti Mg e Fe

Serpentinizzazione • La Serpentinizzazione è la forma più diffusa di alterazione dell’olivina. • I principali prodotti di alterazione delle olivine ricche in Mg sono i tre polimorfi del serpentino: lizardite, crisotilo e antigorite • A questi si associano brucite, talco e carbonati

La serpentinizzazione può essere espressa dalle reazioni • 2 Mg 2 Si. O 4 + 3 H 2 O = Mg 3 Si 2 O 5(OH)4 + Mg(OH)2 • 3 Mg 2 Si. O 4 + 4 H 2 O + Si. O 2 = 2 Mg 3 Si 2 O 5(OH)4 • Pressione 2 - 6 kbar 375 - 425 °C (1 a reaz) • Il serpentino è il costituente fondamentale della serpentina una delle rocce verdi formata per autometasomatismo della peridotite (roccia ultrafemica costituita da olivina pirosseno rombico e monoclino )

Se nel sistema c’è presenza di CO 2 si possono formare talco e magnesite 2 Mg 3 Si 2 O 5(OH)4 + 3 CO 2 Mg 3 Si 4 O 10(OH)2 + 3 Mg. CO 3 + 3 H 2 O talco magnesite

Varietà La varietà trasparente e limpida di colore giallo-oro è detta crisolito ed è usata come gemma