I Fillosilicati e i minerali argillosi

Piuttosto che formare catene singole o doppie come per Pirosseni ed Anfiboli, a volte i tetraedri di silice sono organizzati in veri e propri strati, cosa che conferisce ai cristalli un aspetto lamellare, come nelle famose “miche”. Ma in questo caso gli strati di tetraedri di silice possono essere accoppiati a strati che contengono alluminio anziché silicio. L’alluminio si comporta in modo un po’ diverso ed orienta i suoi legami secondo i vertici di un ottaedro, un solido con otto facce triangolari (due piramidi unite per la base). La presenza di questi strati (fogli) di tetraedri ed ottaedri dà a questi minerali il nome di Fillosilicati. Ne esistono a doppio strato, con un foglio di tetraedri ed uno di ottaedri affiancati, o a triplo strato, con due fogli di tetraedri ed in mezzo uno di ottaedri. In un gruppo di Fillosilicati i cristalli lamellari sono microscopici, dell’ordine del micron: si tratta dei minerali argillosi. A volte i fogli sono arrotolati su se stessi creando filamenti come nel caso degli asbesti (amianto) e del talco.

In zone profonde della crosta, dove la pressione e la temperatura aumentano considerevolmente, i silicati che compongono le rocce si trasformano nei minerali che sono invece stabili a condizioni così estreme. Spesso l’aspetto schiacciato o allungato di tali minerali suggerisce genericamente l’applicazione di pressioni elevate. Se i processi geologici fanno si che pressioni e temperature tornino ad essere più basse, può accadere che alcuni di essi non siano più stabili e tendano a ritrasformarsi nei minerali tipici della nuova situazione, se non a fondere per formare nuovo magma.

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Un gruppo di silicati molto importante, tipico per la sua forma schiacciata, a lamelle, è quello dei Fillosilicati, letteralmente “silicati a fogli” (in alto).

Fogli di tetraedri di silice (T) rappresentati dalla formula Si2O52- vengono sovrapposti a fogli composti da ottaedri (O) che possono essere di due tipi diversi a seconda che ci sia presenza di magnesio od alluminio: tipo Brucite Mg3(OH)6 o tipo Gibbsite Al2(OH)6, rispettivamente. In presenza di alti tenori di magnesio, combinazioni di strati tetraedrici di silice e ottaedrici di Brucite (T-O) costituiscono il fillosilicato chiamato Serpentino (T:Si2O5 + O:Mg3(OH)6), un minerale noto per l’aspetto filamentoso della sua varietà Crisotilo (amianto), dovuto al fatto che i fogli T-O sono arrotolati su loro stessi. L’aggiunta di un altro strato T di tetraedri qualora ci fosse abbondanza di silice genera una struttura a sandwich T-O-T (in basso) tipica del minerale noto come Talco.

geomin-TOT

La stessa situazione è replicabile in caso di alto tenore di alluminio, in cui l’impacchettamento T-O di tetraedri di silice e ottaedri tipo Gibbsite dà luogo alla Caolinite, un minerale delle argille (vedi più avanti) dal tipico colore bianco; il corrispettivo impacchettamento T-O-T genera la Pirofillite.

L’aggiunta di fluoro, potassio ed alluminio in condizioni di alte pressioni può portare alla generazione di un minerale noto come Mica: la varietà Flogopite si ritrova in ambienti magnesiaci (se in presenza anche di ferro si ha la Biotite, detta Mica nera), la Muscovite (o Mica bianca) si ha nel caso di abbondanza di alluminio (ma assenza di fluoro). Le Miche sono quei tipici minerali dall’aspetto lamellare di facile sfaldatura.

  T-O   T-O-T   |——— MICHE ———|
Magnesio geomin-serpentino   geomin-talco   geomin-flogopite   geomin-biotite
Mg3(OH)4Si2O5 + Mg3(OH)2Si4O10 +K, F, Al -> KMg3(OH,F)2(AlSi3O10) +Fe -> K(MgFe)3(OH,F)2(AlSi3O10)
  Serpentino   Talco   Flogopite   Biotite

Alluminio geomin-caolinite geomin-pirofillite geomin-muscovite
Al2(OH)4Si2O5 + Al2(OH)2Si4O10 +K, Al -> KAl2(OH)2(AlSi3O10)
Caolinite Pirofillite Muscovite

I minerali delle argille

I minerali argillosi sono fillosilicati che formano cristalli lamellari delle dimensioni dell’ordine dei micron.

La Caolinite è il minerale argilloso di alluminio ed ha una struttura a doppio strato, T-O. E’ utilizzata come materiale inerte (caolino) nell’industria della carta come riempimento tra le fibre (specie nella carta patinata) e nelle costruzioni nella preparazione degli intonaci.

La Montmorillonite (allumino-magnesiaca) e l’Illite (potassica, chimicamente simile alla mica Muscovite) sono fillosilicati a tre strati (T-O-T). La Montomorillonite, come, in misura minore, l’Illite, è il principale componente dei fanghi di perforazione (bentonite); l’illite, il cui nome deriva dall’Illinois, USA, dove fu scoperta, è l’unica argilla che non si espande ed ha alcuni utilizzi alimentari.

La Clorite (o meglio il gruppo delle cloriti, che contiene cira una decina di minerali) contiene ferro e magnesio ed ha struttura a quattro strati (T-O-T-O).

I minerali delle argille hanno la caratteristica di assorbire fluidi, la Montmorillonite e quella che contiene più acqua nella molecola. Si formano principalmente dalla disgregazione di altri silicati e durante il metamorfismo danno origine alle miche che più corrispondono al loro chimismo.

T-O |———————            T-O-T           ———————| T-O-T-O
Caolinite Illite Montmorillonite Clorite
geomin-caolinite
Al2(OH)4Si2O5 (K,H3O)(Al,Mg,Fe)2
(OH)2(Si,Al)4O10·(H2O)
(Na, Ca)0,33(Al, Mg)2
(OH)2Si4O10·nH2O
(Mg,Fe,Al)8
(OH)16(Si,Al)8O20