Cosa sono i Silicati ?
I Silicati compongono la famiglia di minerali più presente nella crosta terrestre e nel mantello, rappresentando il 74 % della massa e il 95 % del volume.
La struttura chimica
I silicati sono formati da più cristalli a forma di tetraedro, quattro atomi di ossigeno e un atomo di silicio: (SiO4)4-.
L’atomo di silicio occupa il centro di un tetraedro, mentre gli atomi di ossigeno occupano i 4 vertici del tetraedro.
Il tetraedro permette all’atomo di silicio di avere occupato tutto il guscio elettronico più esterno, mentre in ogni atomo di ossigeno c’è spazio per un altro elettrone.
Le formule brute dei silicati vengono espresse normalmente con quattro lettere:
WXYZO, dove O è l’ossigeno, Z è il silicio e talvolta l’alluminio, WXY indicano i metalli legati agli ossigeni liberi del tetraedro.
Classificazione dei Silicati
I SILICATI BREVI: monosilicati o nesosilicati, sorosilicati, trisilicati, tetrasilicati, pentasilicati e ciclosilicati.
Quando il tetraedro non condivide gli atomi di ossigeno con un altro tetraedro, parliamo di Monosilicati.
L’ossigeno si legherà con un metallo.
Quando due tetraedri si legano con un atomo di ossigeno parliamo di Sorosilicati (Si2O7).
Quando i tetraedri si legano in brevi catene con due atomi di ossigeno parliamo di Tri, Tetra e Pentasilicati.
Quando le brevi catene si chiudono a formare un anello, parliamo di Ciclosilicati.
Gli INOSILICATI: pirosseni, sillimaniti, anfiboli, asbesto, amianto e xonotliti.
Quando le catene si allungano a formare delle fibre, parliamo di Inosilicati: pirosseni, sillimaniti, anfiboli.
I FILLOSILICATI: argille, steatite, caolinite, serpentinite, mica, montmorillonite, bentonite, illite, clorite, talco.
I Fillosilicati sono strati di tetraedri, dove vengono messi in comune 3 ossigeni.
Sono tutti Fillosilicati i minerali che compongono le argille.
I TETTOSILICATI: quarzo, calcedonio, feldspato, feldspatoide, zeolite.
Quando i tetraedri condividono completamente gli ossigeni formano strutture tridimensionali sviluppate anche in altezza, parliamo di Tettosilicati.
La densità dei Silicati
I nesosilicati sono la forma più semplice di tetraedri, sono i più densi= 4 g/cm3.
I sorosilicati, i ciclosilicati e gli inosilicati hanno una densità di 3,3 g/cm3.
I fillosilicati hanno una densità di 2,8 g/cm3.
I tettosilicati hanno una densità di 2,5 g/cm3.
Le rocce sialiche sono composte soprattutto di silicio e alluminio sono più leggere delle rocce femiche che contengono oltre al silicato elementi più pesanti come il ferro Z=26.
La acidità nei Silicati
I metalli si comportano come basi, per cui i silicati che ne contengono molti come le rocce femiche sono basici, al contrario delle rocce sialiche che hanno un comportamento acido.
Le origini
L’origine dei Monosilicati
I Monosilicati o Nesosilicati si trovano nelle olivine, nei granati.
L’origine delle Olivine
Le Olivine hanno un solo tetraedro e un metallo: forsterite e fayalite.
La Forsterite Mg2SiO4 si trova in rocce vulcaniche (roccie ignee effusive), rocce plutoniche (rocce ignee intrusive), in rocce metamorfiche di contatto.
La Fayalite Fe2SiO4 si trova nelle rocce effusive come i basalti e in quelle ultramafiche (poca silice).
L’origine degli Zirconi
Lo Zircone ZrSiO4 è uno fra i minerali più antichi, 4,4 miliardi di anni fa. Lo si trova sia nelle rocce ignee, che sedimentarie e metamorfiche.
Lo zircone sintetico, o Zirconia cubica o duralite, è invece un ossido di zirconio ZrO2, quindi non ha niente a che vedere con lo zircone che è un silicato. L’esempio più famoso di Zirconia cubica è lo zircone di Swaroski.
L’origine degli Allumosilicati brevi Al2SiO5
Questo è il gruppo dell’Al2SiO5: andalusite, sillimanite, cianite, topazio, staurolite.
L’Andalusite ha origine da metamorfismo regionale o di contatto di rocce alluminose.
La Sillimanite deriva da Metamorfismo regionale di sedimenti ricchi in alluminio.
La Cianite deriva da un metamorfismo ad alta pressione, superiori a 20 Kbar, come durante la subduzione di basalti.
Il Topazio Al2SiO4(F,OH)2 deriva da rocce intrusive ed effusive di tipo acido, cioè ricche in silicio e fluoro.
La Staurolite (Fe,Mg,Zn)2(Al,Fe,Ti)9O6[(Si,Al)O4]4(O,OH)2 si forma assieme alla cianite e ai granati e si ritrova, per la sua resistenza, nei sedimenti alluvionali.
L’origine dei Granati
I Granati hanno tre tetraedri (non legati fra loro) e due metalli: piropo, spessartina, andradite, almandino, grossularia, uvarovite.
Il Piropo Mg3Al2(SiO4)3 si trova nei camini kimberlitici. I camini kimberlitici sono camini eruttivi vecchi 500 milioni di anni, che avevano la camera magmatica posta verticalmente a 200 km di profondità.
La Spessartina Mn2+3Al2(SiO4)3 deriva da rocce carbonatiche che hanno subito un metamorfismo di contatto.
L’Andradite è un ortosilicato di calcio e ferro, la più nota è la demantoide (Ca3Fe2(SiO4)3.
L’Almandino Fe3Al2(SiO4)3 si trova in rocce intrusive, effusive, e da metamorfismo regionale.
La Grossularia Ca3Al2(SiO4)3 deriva da metamorfismo da contatto di rocce calcaree.
L’Uvarovite Ca3Cr2(SiO4)3 si trova in rocce serpentinose ricche di cromo.
Il Serpentino non è un monosilicato, ma un fillosilicato d’origine metamorfica.
L’origine dei Sorosilicati (Si2O7)
In natura esistono 70 Sorosilicati e sono abbastanza rari: vesuviana e epidoto.
La Vesuviana o idocrasio Ca10Mg2Al4(SiO4)5(Si2O7)2(OH)4 si trova in calcari soggetti a metamorfismo di contatto.
L’ Epidoto Ca2Al2Fe(SiO4)(Si2O7)O(OH) si trova nelle rocce metamorfiche.
L’origine degli Inosilicati, Fillosilicati e Tettosilicati
I Pirosseni si formano sia in rocce magmatiche che metamorfiche (a contatto e regionale). A temperature inferiori si formano gli anfiboli e a temperature ancora più basse in fillosilicati.
Il Quarzo deriva da rocce intrusive acide (sialiche), si ritrova nelle rocce sedimentarie come le arenarie.
I Feldspati sono dei tettosilicati, si trovano nelle rocce intrusive, effusive, metamorfiche e sedimentarie.
L’Argilla deriva dalla demolizione fisico-chimica dei feldspati.