Olivine, Pirosseni ed Anfiboli

Quando non forma il quarzo, il silicio, che ha 4 legami disponibili, si lega con 4 atomi di ossigeno, ognuno dei quali lascia libero un legame dei due che ha a disposizione. I 4 atomi di ossigeno si orientano attorno all’atomo di silicio in modo da essere il più possibile distanti da loro, finendo per disporsi secondo la direzione dei 4 vertici di un tetraedro, un solido con 4 facce a forma di triangolo equilatero. In pratica i 4 legami coì orientati nello spazio assomigliano ad un treppiede con 4 braccia identiche. In gergo i geologi però lo chiamano “tatraedro di silice”. Quando uno di questi tetraedri lega con ferro e/o magnesio forma dei minerali noti come Olivine. Aggiungendo una molecola di SiO2 ad una Olivina si ottiene un Pirosseno, che è formato da catene di tetraedri con metalli o alcali negli spazi. Aggiungendo ancora SiO2 e acqua otteniamo degli Anfiboli, che hanno invece una doppia catena di tetraedri.

geo-Silicate-tetrahedron-3D-balls

geo-Pyroxen-chain

Nel tipo più semplice di silicati, quello a tetraedri isolati perciò detto “nesosilicati”, un solo tetraedro SiO44- (a sinistra) può legare due atomi di ferro o magnesio, entrambi bivalenti, a formare i minerali noti come Fayalite Fe2SiO4 e Forsterite Mg2SiO4, rispettivamente. Essendo la percentuale di Fe e Mg variabile all’interno dei reticoli, si parla di “soluzione solida” di Olivina, detta anche Peridoto, dalla formula mineralogica (Fe,Mg)2SiO4, con contenuto variabile dei due metalli.

Aggiungendo una molecola di silice alla formula delle Olivine, otteniamo un tipo di silicati detto “Pirosseni”, in cui i tetraedri si organizzano nello spazio in catene e per tanto vengono identificati come “inosilicati” (a destra). I cationi legati possono essere vari: (Fe,Mg,Ca,Na,Al)Si2O6. Ad esempio, aggiungendo idealmente della silice SiO2 all’Olivina magnesiaca geo-Tremolite-chainForsterite avremmo: Mg2SiO4 + SiO2 = Mg2Si2O6, Pirosseno noto come Enstatite. Allo stesso modo, dall’Olivina ferrosa avremmo ottenuto la Ferrosilite. Al posto di uno dei due atomi di ferro o magnesio potremmo trovare in natura il calcio, ottenendo rispettivamente la Hedembergite od il più comune Diopside CaMgSi2O6.
Continuando di questo passo si ottengono inosilicati a catena doppia detti “Anfiboli” (a sinistra), che nelle loro molecole più complesse contengono lo ione ossidrile: Si8O22(OH)27- idealmente ottenibili con l’aggiunta di silice ed acqua ad un Pirosseno in ambienti ad alta temperatura e pressione tipici del metamorfismo.


Nesosilicati |————— Inosilicati —————|
OLIVINE +SiO2 -> PIROSSENi +SiO2+H2O -> ANFIBOLI
(rombico) (rombico) Ferromagnesiaci
geomin-forsterite geomin-enstatite geomin-Antofillite
Mg2SiO4 +SiO2 -> Mg2Si2O6 +SiO2+H2O -> Mg7Si8O22(OH)2
Forsterite Enstatite Antofillite
     
geomin-Fayalite geomin-Ferrosilite geomin-grunerite
Fe2SiO4 +SiO2 -> Fe2Si2O6 +SiO2+H2O -> Fe7Si8O22(OH)2
Fayalite Ferrosilite Grunerite

(monoclino) (monoclino) Calcici
geomin-diopside geomin-tremolite
CaMgSi2O6 +SiO2+H2O -> Ca2Mg5Si8O22(OH)2
Diopside Tremolite
   
geomin-hedembergite geomin-actinoto
CaFeSi2O6 +SiO2+H2O -> Ca2Fe5Si8O22(OH)2
Edembergite Actinoto
 
Sodici
Na,(Al,Fe)Si2O6 +SiO2+H2O -> Na2(Mg3Al2)Si8O22(OH)2
Giadeite Glaucofane
   
Na,FeSi2O6 Na2Fe2+3Fe3+2Si8O22(OH)2
Egirina Crocidolite 
   
  Litio-alluminici
LiAlSi2O6  
Spodumene  

(complessi) (complessi)
geomin-onfacite geomin-orneblenda
(Ca,Na)(Mg,Fe2+,Al)Si2O6
+SiO2+H2O -> NaCa2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2
Onfacite (diopside+giadeite) Orneblenda
(semplificata)
   
 
(Ca,Na)(Mg,Fe,Al,Ti)(Si,Al)2O6  
Augite