4-3 miliardi di anni fa la CO2 atmosferica precipitò negli oceani, reagì con l’acqua e si formarono i carbonati. I carbonati sequestrarono fino al 99,9% dell’anidride carbonica dispersa nell’atmosfera. Non è un caso che si stimi la quantità di CO2 presente nelle rocce e negli oceani sia uguale alla CO2 dell’atmosfera di Venere.
I Carbonati e gli atolli
Il Carbonato di Calcio Magnesio Ferro si formò negli atolli corallini oppure e dalla precipitazione di fossili microscopici con scheletro o guscio calcareo: perciò i Carbonati hanno di origine sedimentaria.
Se la prima famiglia di minerali più diffusa sulla crosta è quella dei silicati, la seconda famiglia è quella dei Carbonati.
Nei Carbonati si alternano strati di carbonati con strati dello ione metallico.
Se il Carbonato si lega solo con il calcio abbiamo le calciti/aragoniti, se si aggiunge il magnesio abbiamo le dolomie e le magnesiti, se si lega solo il ferro abbiamo la siderite, se solo il rame la malachite.
Il polimorfismo del calcio carbonato: Calcite e Aragonite
Il carbonato di calcio CaCO3 si presenta con due diverse costruzioni cristalline (polimorfismo): la calcite e l’aragonite.
La calcite ha densità 2,7 kg/dm3 e l’aragonite ha densità 3 kg/dm3.
Quindi l’aragonite ha un reticolo cristallino più compatto della calcite.
La compattezza o vicinanza degli atomi è dovuta alle condizioni di temperatura e pressione in cui si sono formati i diversi minerali.
L’Aragonite ha avuto bisogno di condizioni di pressione maggiori della Calcite, per cui si è formata più in profondità della Calcite.
L’Aragonite a zero °C si poteva formare solo a 3000 bar.
A quelle profondità l’Aragonite poteva trasformarsi in Calcite solo aumentando la temperatura.
Sta di fatto che se nella cucina di casa metto in soluzione del calcio carbonato, questo precipiterà formando della Calcite e non certo Aragonite.
Tutto questo preambolo serve solo a introdurre il concetto del diagramma di stato: ogni forma allotropica (polimorfismo) ha il suo diagramma di stato.
Il diagramma di stato
Il diagramma di stato si sviluppa su una tavola cartesiana, dove sulle ordinate (verticali) metti la pressione e sulle ascisse (orizzontale) metti la temperatura.
Il diagramma di stato ti mostra il comportamento di un minerale o una sostanza in funzione della pressione e della temperatura.
La calcite, il travertino, il tufo, l’alabastro, l’aragonite
La Calcite CaCO3 alterna strati di carbonati con strati di calcio.
Il Travertino deriva dalla precipitazione di CaCO3 in laghi o fiumi, è poroso perché ha inglobato residui vegetali che poi decomposti hanno lasciato dei forellini.
Quando le porosità nel precipiato calcico rendono la pietra molto leggera si parla si Tufo Calcareo CaCO3. Il Tufo ha media durezza ed è facilmente lavorabile.
L’Alabastro calcareo CaCO3 deriva dalla deposizione di calcite da acque carsiche o da acque termali. La durezza dell’alabastro calcareo oscilla tra il 3 e il 4 della scala Mohs.
L’Aragonite CaCO3 è un sedimento di conchiglie e madrepore (coralli).
I Carbonati di Mg, Fe e Cu
La Dolomite CaMg(CO3)2 deriva da coralli.
La Magnesite è un minerale che alterna strati di carbonati con strati di magnesio: carbonato di magnesio MgCO₃. La magnesite è insolubile in acqua.
La Siderite FeCO3, si trova nelle rocce sedimentarie, in vene idrotermali.
La Malachite Cu2(CO3)(OH)2.
Il Carbonato monosodico o bicarbonato di sodio
Il Carbonato monosodico o bicarbonato di sodio NaHCO3 raramente compare come minerale, perché più spesso si trova disciolto nell’acqua, al massimo si possono trovare delle efflorescenze di bicarbonato di sodio. Il bicarbonato di sodio si può trovare fra le rocce evaporitiche. Il bicarbonato di sodio è molto usato ma è di origine industriale.
Il Marmo
Il Marmo è sì una roccia di calcio carbonato ma è una Roccia Metamorfica da contatto.
Con il roseo Marmo di Candoglia è stato costruito il Duomo di Milano, è costituito al 90% da calcite CaCO3,
quarzo SiO2, muscovite KAl2(Si3Al)O10(OH,F)2 e pirite FeS2.
Materiali lapidei del calcio
Con il tufo Calcareo è stata costruita la cattedrale romanica di Trani in Puglia.