Minerogenesi

La minerogenesi è il processo che porta alla formazione dei minerali. Essi sono il risultato di una serie di trasformazioni fisiche e chimiche che si sono verificate nel corso delle varie ere geologiche e che si verificano tuttora. Il tempo occorrente può variare enormemente, da pochi secondi a migliaia di anni.
La formazione può avvenire in tre ambiti geologici diversi: magmatico, sedimentario e metamorfico.

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  In ambito magmatico i minerali possono cristallizzare in profondità o in superficie, oppure all'interno di vene (pegmatiti) o deposizione pneumatolitica o idrotermale. La formazione dei minerali per minerogenesi magmatica, avviene a partire dal magma
  che si trova generalmente a grandi profondità, ad oltre 20 km e ricco di elementi come silicio, alluminio, calcio, magnesio, sodio, ferro. L'ordine di cristallizzazione dipende da quattro fattori: temperatura, pressione, composizione relativa e gas disciolti. Il magma può avere differenti composizioni e contiene disciolti alcuni gas, il raffreddamento può avvenire a differenti velocità e profondità (quindi differenti pressioni) e questo porta alla formazione di minerali diversi. Esistono tre periodi di formazione:
  Nel primo periodo la temperatura si aggira intorno ai 1300° e i minerali che si formano in questa fase sono quasi tutti silicati. In questo periodo si formano alcuni giacimenti speciali come i giacimenti di magnetite.
  Nel secondo periodo, intorno ai 600°, l’azione dei componenti chimici del magma allo stato di vapore diventa prevalente.  In questo periodo si formano berillo, topazio, tormalina, spodumene, miche, fluorite. L’interesse per i minerali che si formano in questa fase dipende non solo dalla loro varietà, ma anche dal fatto che si trovano in cristalli ben sviluppati e di notevoli dimensioni. La giacitura più diffusa è quella dei filoni pegmatitici e delle druse. I primi rappresentano il riempimento di spaccature da parte del magma molto meno denso rispetto a quello del periodo precedente.  Le druse, invece, sono cavità nella roccia le cui pareti sono tappezzate da cristalli analoghi a quelli dei filoni.
  Nel terzo periodo il magma si presenta allo stato liquido con abbondanza di acqua allo stato di vapore e la temperatura è intorno ai 350. La composizione chimica di questa soluzione non è costante perché molti dei cristalli formati precedentemente si sciolgono e tornano in circolo. La soluzione si insinua nelle spaccature della roccia già consolidata e vi deposita le sostanze in essa disciolte. Si formano così i filoni di origine idrotermale ove è possibile trovare adularia, quarzo, opale, calcedonio, calcite, rodocrosite, ematite, pirite, fluorite. In questo periodo è possibile la formazione di giacimenti speciali di oro.
   
• In ambito sedimentario i minerali si formano per deposizione di molecole derivanti dalla combinazione di ioni disciolti nelle acque o per alterazione di pre-esistenti minerali. I minerali di origine sedimentaria derivano generalmente da processi di erosione ed alterazione chimica di rocce già esistenti. Questi processi sono determinati dai movimenti dell'atmosfera e dell'idrosfera o dall'azione degli organismi viventi.
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• In ambiente metamorfico si formano per riorganizzazione dei minerali presenti a causa della pressione e della temperatura. La genesi metamorfica dei minerali avviene sotto l'influenza di temperatura, pressione e circolazione dei fluidi sulle rocce tali che esse rimangano allo stato solido. Queste inducono modifiche strutturali, reazioni chimiche e trasformazioni mineralogiche. La genesi metamorfica si suddivide in due tipi principali: metamorfismo termico o di contatto e metamorfismo regionale.

  Il metamorfismo termico avviene per effetto del magma che si insinua tra le rocce circostanti. Le trasformazioni sono notevoli dal momento che le temperature sono comprese tra 600 e 900 °C ma l'estensione è limitata ad una zona denominata aureola di contatto. I minerali che si formano secondo questa modalità sono numerosi, i principali sono: la cordierite, il granato, la sillimanite, la vesuvianite, i minerali del gruppo degli spinelli, la pirite, i minerali della serie dei pirosseni, la zoisite e la tormalina. Il metamorfismo di tipo regionale avviene su aree della crosta terrestre di una certa estensione dove avvengono fenomeni di dislocazione o sprofondamento. In queste aree si registrano gli effetti della pressione e della temperatura che aumentano con la profondità. Esiste una classificazione in base alla profondità: epizona dove la profondità è compresa tra i 5000 e i 7000 m, le temperature si aggirano intorno ai 300 °C e le pressioni, dovute al peso dei sedimenti sovrastanti, sono moderate. I minerali più comuni che si formano in questa zona sono: l'albite, l'ematite, l'epidoto, la titanite ed i minerali con struttura fibrosa e lamellare come la sericite, la tremolite, la clorite, l'illite ed il serpentino. La mesozona dove la  profondità è compresa tra i 7000 e i 12000 m, le temperature salgono fino a circa 400 °C e la pressione, sempre determinata dal peso dei sedimenti, aumenta. I minerali più comuni sono: l'almandino, la biotite, la cianite, l'epidoto, il microclino, l'orneblenda i plagioclasi sodico-calcici e la staurolite.  La catazona dove la profondità è compresa fra i 12000 e i 20000 m ed oltre, la temperatura è intorno ai 600 °C e la pressione è elevata e di tipo idrostatico. In questa zona si rinvengono la biotite, la cordierite, la grafite, i granati, l'olivina, l'ortoclasio, i pirosseni, i plagioclasi e la sillimanite.

  
  

 

L'energia in gioco nei processi magmatici e metamorfici è quella endogena terrestre mentre nei processi sedimentari l'energia deriva quasi esclusivamente dall'irraggiamento solare. 

I minerali si possono anche formare per successiva alterazione meccanica e chimica delle rocce già formate: l'alterazione meccanica porta alla frantumazione della roccia e questa disgregazione può prodursi per continue e rapide variazioni di temperatura o per azione del gelo e del disgelo dell'acqua penetrata nelle fessure delle rocce perchè l'acqua gelando si dilata o per lo sfregamento dei materiali trascinati dal vento o dalle acque. Anche le radici delle piante, crescendo nelle fessure delle rocce, contribuiscono a frammentarle.

La diagenesi, insieme delle modificazioni che subiscono i sedimenti alla superficie terrestre, è importante nel processo di minerogenesi  perchè le sostanze disciolte e depositate danno luogo a concrezioni notevoli per la forma dei cristalli.
Quando, per evaporazione del solvente o per diminuzione della temperatura, le sostanze disciolte precipitano il deposito avviene intorno al nucleo dei granuli maggiori che non possono essere completamente disciolti. In questo modo il numero dei granuli diminuisce ma aumenta la loro dimensione e ne consegue la cementazione del sedimento perchè la nuova sostanza deposta agisce da legante fra i granuli.
Talora la sostanza cementante non proviene dal sedimento stesso ma viene introdotta nella roccia da acque di infiltrazione. Le sostanze cementanti più comuni sono calcite, gesso, silice, argilla.