Il gruppo più importante di silicati è quello in cui i tetraedri di silice sono organizzati in strutture tridimensionali complesse. Si tratta dei Tettosilicati. Qui ci concentreremo sui principali, i silicati di elementi alcalini (calcio, sodio e potassio) con la partecipazione dell’alluminio: i Feldspati. In particolare, la serie in cui gli spazi del reticolo cristallino sono occupati da calcio e sodio in quantità variabile prende il nome di Plagioclasi. Il termine sodico dei Plagioclasi forma un’altra serie con il plagioclasio calcico, detta Anortoclasi.

Abbiamo visto come in un magma ricco in ferro e magnesio ma con poca silice, il gruppo SiO₄^4- si leghi ad essi a formare Olivine. Ma ovviamente in un magma ci possono essere altri elementi quali l’alluminio, il che spesso porta alla formazione del radicale AlSiO₄^– che lega facilmente il sodio a formare la Nefelina, il potassio a formare la Kalsilite od il calcio per la Melilite. Qualora ci fosse più silice disponibile potremmo ottenere, sempre in presenza anche di alluminio, radicali AlSi₂O₆^4-o anche AlSi₃O₈^4- che si organizzano nello spazio tridimensionale in strutture cristalline più complesse dette “Tettosilicati” (in basso). Oltre questo punto l’eventuale silice in eccesso cristallizza come Quarzo.

						TETTOSILICATI
						saturazione
Magmi sodici
		NaAlSiO4	+ SiO2 ->	NaAlSi2O6	+ SiO2 ->	NaAlSi3O8	+ SiO2 ->	sovrasaturazione
		Nefelina		Giadeite		Albite		Quarzo
Magmi potassici
		KAlSiO4	+ SiO2 ->	KAlSi2O6	+ SiO2 ->	KAlSi3O8	+ SiO2 ->	sovrasaturazione
		Kalsilite		Leucite		Ortoclasio
				CaAl2SiO6	+ SiO2 ->	CaAl2Si2O8	+ SiO2 ->	sovrasaturazione
				Melilite		Anortite		Quarzo

I tre minerali presi ad esempio, Albite, Anortite e Ortoclasio, appartengono ad un gruppo di Tettosilicati molto importante noto come “Feldspati”.

Albite ed Anortite assieme formano il gruppo dei “Plagioclasi“. Essi sono gli estremi, rispettivamente sodico e calcico, di una soluzione solida che al crescere del contenuto di calcio (e al diminuire ovviamente del sodio) è formata dalla serie: Albite-Oligoclasio-Andesina-Labradorite-Bytownite-Anortite.

NaAlSi3O8	->	NaCa(AlSi)4O8	->	NaCa(AlSi)4O8	->	NaCa(AlSi)4O8	->	CaNaAl2Si2O8	->	CaAl2Si2O8
Ab		Oligoclasio		Andesina		Labradorite		Bytownite		An
		An 10-30%		An 30-50%		An 50-70%		An 70-90%

I Plagioclasi di tipo labradoritico sono assieme ai Pirosseni (specialmente il Diopside a causa della presenza del calcio) i costituenti principali dei basalti. Qualora nei magmi originari non ci fosse stata silice a sufficienza per formare tutti i Pirosseni e i Plagioclasi necessari, vi troveremmo associate le Olivine (basalti olivinici). In caso di silice in eccesso (comunque in basse percentuali) si parla di basalti toleitici (diffusi nella crosta oceanica). I basalti particolarmente ricchi in Plagioclasio derivano dalle lave ricche in alluminio, le meno viscose, che possono raggiungere temperature di 1200°C.

Nei diagrammi in alto, le curve mostrano come varia la temperatura di fusione di un minerale con l’aggiunta di un altro ad esso chimicamente affine ma non miscibile. In ascissa abbiamo le percentuali reciproche dei due minerali che compongono il mix; in ordinata abbiamo la temperatura. Sotto le linee rette orizzontali abbiamo l’associazione di minerali allo stato solido qualunque sia il loro rapporto: esse rappresentano la temperatura sotto la quale la associazione di minerali si presenta sempre allo stato solido. Tra i segmenti e le curve si hanno varie percentuali di fuso e cristalli di uno solo dei due minerali a seconda della temperatura. I punti dove le curve intersecano i segmenti retti sono chiamati “eutettici” e corrispondono in ascissa alle percentuali a cui la coppia di minerali solidifica (o fonde) tutta assieme.

Prendiamo ad esempio nel grafico in alto sulla sinistra la coppia Kalsilite-Leucite (A=Ks e B = Lc nella figura in basso). Una loro combinazione fusa che vedesse la Kalsilite preponderante potrebbe essere rappresentata da un valore dell’ascissa a metà strada tra l’eutettico e la Kalsilite (X) al di sopra della curva. Al diminuire della temperatura, questo punto scenderebbe verticalmente verso la curva, fino ad intersecarla. Alla temperatura di intersezione (T₁), si formerebbe il primo cristallo di Kalsilite soltanto (1).

 

Al diminuire ulteriore della temperatura, il fuso cambierebbe via via composizione (scorrendo lungo la curva verso l’eutettico – punti 2 e 3) man mano che si formano cristalli di Leucite. Al punto 2 avremo che il segmento “a” è proporzionale alla quantità di liquido rimasto, il segmento “b” è proporzionale a quella di solido formato. Al punto 3, il segmento “c” rappresenta la parte ancora fusa, il “d” la parte cristallizzata (visualizzandone così l’aumento con diminuire della temperatura). Al raggiungimento dell’eutettico (T_E), cristallizzeranno anche i cristalli di Leucite assieme a quelli di Kalsilite in proporzione pari a quella corrispondente al punto di eutettico (E). I primi cristalli di Kalsilite avranno la possibilità di prendere la forma completa, essendo immersi nel fuso. Gli ultimi cristalli di Ks che cristallizzano assieme a quelli di Lc, dovranno accontentarsi di riempire gli spazi rimasti, cristallizzandosi dal poco magma rimasto negli interstizi.

Il Feldspato potassico o “K-Feldspato”, cristallizza come Sanidino ad alte temperature. Nei magmi potassici molto comuni nel Mediterraneo, la silice non è abbondante e spesso al posto dell’Ortoclasio troviamo la Leucite, il suo corrispettivo sottosaturo, se non la Kalsilite. Per questo motivo le lave di quest’area danno luogo a leucititi, più che a basalti o, nei casi meno sottosaturi, a trachiti (effusive) e sieniti (intrusive). Gli antichi romani hanno usato molto la leucitite per le pavimentazioni stradali (i “sampietrini”). In magmi più sodici lo stesso ragionamento si applica alla relazione tra Nefelina, Giadeite ed Albite; si parla allora di fonoliti.

Nei magmi più “acidi”, che danno luogo a rioliti se vengono alla luce, a graniti nella maggior parte dei casi, l’abbondanza di silice (normalmente il 20-40% in più dei basalti) favorisce la formazione di minerali a più alto contenuto di SiO₂ quali i Feldspati. Vi si rinvengono le varietà sodiche e potassiche (Albite e Ortoclasio); qui il calcio è poco e lo si trova nel Plagioclasio (Oligoclasio). Ferro e magnesio sono ridotti e appaiono in minerali cosiddetti “accessori” quali le augiti (Pirosseni a contenuto complesso) e la magnetite, che donano il tipico aspetto di puntinato nero ai graniti. La silice è in eccesso e si trova sotto forma di quarzo.