Perché è impossibile ritrovare quarzo ed olivina nella stessa roccia magmatica?

Al termine della lettura il lettore avrà sicuramente ben compreso il motivo per il quale è impossibile ritrovare quarzo ed olivina nella stessa roccia magmatica.
Comunque, per evitare ansia generatrice di fretta di trovare risposta, anticipiamo qui la soddisfazione alla sua domanda.
1) Olivina e quarzo hanno composizione molto diversa e provengono da rocce magmatiche aventi diversa composizione chimica. L’olivina si forma da magmi poveri di silicio. Nelle rocce formatesi da magmi ricchi di silicio non troveremo olivina mentre troveremo sicuramente quarzi di vario genere. Troviamo il quarzo anche nelle rocce di origine sedimentaria mentre l’olivina ha origine magmatica e non si trova nelle rocce sedimentarie.
2) La cristallizzazione dell’olivina avviene a temperature maggiori (fase ortomagmatica) rispetto al quarzo che cristallizza “più tardi” nelle fasi pegmatitica e/o pneumatolitica.

Olivina: detta anche peridoto, è un nesosilicato di magnesio e ferro II [(Mg,Fe)2(SiO4)], cristallizzato nel sistema ortorombico. Ha colore verdastro e rappresenta un minerale presente in rocce con scarsa silice.
L’olivina appartiene ai materiali refrattari i quali fondono a
temperature molto elevate e si trova prevalentemente nel mantello della
Terra.

 

Nesosilicati: dal greco nesos=isola, in cui i radicali SiO4, non avendo nessun atomo di ossigeno in comune, compaiono isolati
fra loro ed il loro collegamento avviene solo per mezzo di cationi
bivalenti (come il Calcio (Ca), il Ferro ferroso (Fe”), il Manganese
(Mn), il Magnesio (Mg), ecc.) che, disponendosi tra due atomi di
ossigeno, riescono a saturare le valenze libere.


Struttura [SiO4] dei Nesosilicati (da De Agostini)
olivina

Olivina grezza Gemma di olivina


Quarzo: con formula SiO2,
cristallizzazione romboedrica, a forma di bipiramide esagonale. È un
componente molto frequente di rocce magmatiche. Puro è incolore, ma p

assumere diverse colorazioni a seconda dei minerali accessori presenti.
Il punto di fusione del quarzo è intorno ai 1700 °C.


Il quarzo è un costituente delle rocce effusive acide (silicio
superiore al 65%) e la sua resistenza sia meccanica, sia chimica
(attaccabile solo dall’acido Fluoridrico), lo rende anche un
costituente importante delle rocce metamorfiche e sedimentarie.

I grossi cristalli (anche alcuni metri!) sono in genere associati alle
pegmatiti o a processi idrotermali. La forma è in genere a prisma
esagonale terminato da facce romboedriche piramidate.


Cristalli di quarzo

Genesi dei minerali

I minerali, al pari delle rocce, possono formarsi in tre ambienti: magmatico, metamorfico e sedimentario, definibili tutti in termini di temperatura e pressione.
L’ambiente magmatico ci fa subito venire in mente i vulcani ed è quindi intuibile come, per la formazione dei minerali abbia avuto un ruolo importante la temperatura elevata.
Per l’ambiente sedimentario è immediato il collegamento con il mondo acquatico, nel quale la temperatura e la pressione sono quelli più o meno abituali in cui viviamo.
L’ambiente metamorfico è un po’ più difficile da intuire, per semplificare il tutto diremo che la temperatura è intermedia rispetto a quella degli altri due ambienti e la pressione può essere anche molto elevata, sino a 10 chiilobar, i quali corrispondono, in termini di profondità a circa 30 chilometri.

Da tenere presente che il silicio è l’elemento più diffuso nella crosta terrestre, quindi possiamo affermare che i suoi sali (silicati) costituiscono la maggior parte della massa della litosfera e sono presenti in quasi tutte le sue facies geologiche: dalle eruttive, alle metamorfiche ed alle sedimentarie.

Rocce di origine magmatica

Un magma è una massa fusa, ad alta temperatura, costituita da molti
elementi di cui parecchi sono volatili. In genere in un magma
prevalgono silicio, alluminio, calcio, magnesio, sodio, potassio e
ferro. Inoltre nel magma è inclusa una grande quantità di vapore d’acqua
Secondo la quantità di silicio presente, si hanno 4 tipi di magma:
a) Acidi: contengono oltre il 65% di silicio.
b) Neutri: la percentuale di silicio varia dal 53 al 65%.
c) Basici: con percentuale di silicio tra il 42 e 53%.
d) Ultrabasici: contengono meno del 42% di silicio.

Quando un magma, per abbassamento della temperatura circostante, inizia a solidificare, alcuni minerali cristallizzano.

Questa solidificazione non è simultanea in tutta la massa magmatica, ma procede secondo un certo ordine selettivo e graduale: man mano che temperatura e pressione scendono si formano gli uni o gli altri minerali diversi.
La fase di raffreddamento viene suddivisa in quattro stadi caratterizzati da differenti livelli di temperatura e di rapporto tra magma, gas ed acqua. Secondo l’ordine di diminuzione della temperatura, le fasi sono:
ortomagmatica, pegmatitica, pneumatolitica e idrotermale.

Fase ortomagmatica (oltre 1100 °C)
I primi cristalli che si formano sono generalmente quelli relativi a minerali ricchi di ferro e magnesio e poveri in silice tra i quali olivina, pirosseni, anfiboli, biotite, plagioclasi, zircone e minerali non silicatici quali apatite, magnetite, cromite, titanite e pirrotina.
Seguono, nella solidificazione, minerali scuri che contengono ferro e magnesio, come i pirosseni, gli anfiboli, la biotite.
In seguito cristallizzano albite, anortite, ortoclasio e quarzo.
Fanno parte della fase ortomagmatica alcuni minerali metalliferi come cromite, pirrotina, magnetite, titanite. Se però il magma si porta verso la superficie, il raffreddamento è più rapido e varia notevolmente la modalità di cristallizzazione indicata. Nella fase ortomagmatica gli elementi volatili quali cloro, fluoro, boro, vapore d’acqua partecipano assai poco alla cristallizzazione per cui si concentrano nel magma residuo aumentando la pressione interna.

Fase pegmatitica (600 – 1100 °C)
Si compie a temperatura minore ma a pressione maggiore della fase precedente e vi partecipano ampiamente i prodotti volatili. È la fase nella quale si formano grossi e molteplici cristalli di varie specie mineralogiche.
È a queste pegmatiti che guardano con molto interesse i collezionisti, sia per le splendide forme cristalline, sia per la rarità delle specie minerali. Lentamente la temperatura passa tra i 500 ed i 372 °C. Non tutti i prodotti volatili hanno partecipato alla mineralizzazione pegmatitica. I rimanenti occupano le fratture derivate dalla consolidazione del magma o presenti nelle rocce incassanti.

Fase pneumatolitica (400 – 600 °C)
Questi gas residui, favoriti dalla presenza del vapore d’acqua, reagiscono con le pareti rocciose di contatto e creano altre specie minerali. È la fase pneumatolitica caratterizzata da cassiterite, molibdenite, scheelite, vesuviana, ilvaite, grossularia, spessartite ed altri granati. I giacimenti di minerali, formatisi con questa modalità prendono il nome di “giacimenti pneumatolitici di contatto” perché si formano vicino alla zona di contatto tra le masse magmatiche e le rocce incassanti.

Fase idrotermale (sotto i 400 °C)

Quando la temperatura del bacino magmatico, ormai cristallizzato, scende sotto i 372 °C., il vapore d’acqua passa allo stato liquido.
Ha allora inizio la fase idrotermale. L’acqua, che ha in soluzione molti elementi minerali, li deposita nelle fessure e nelle fratture formando i “filoni” ove preziosi minerali impregnano le rocce o sostituiscono in parte i calcari.
Cristallizzano così molti solfuri: sfalerite (ZnS), pirite (FeS2), galena (PbS), antimonite (stibnite, Sb2S3), cinabro (HgS) e altri minerali come fluorite (CaF2), siderite (FeCO3), baritina (BaSO4), quarzo (SiO2). Alcune specie sono tipiche di alte, medie, basse temperature che si realizzano a seconda della distanza dal bacino magmatico.
Se il magma, invece di solidificare in profondità, risale verso la superficie, molti vapori e gas sfuggono sublimando lungo le pareti rocciose che limitano le fessure.
Nascono allora nuove specie minerali tra le quali sono tipiche: zolfo, realgar (AsS), orpimento (As2S3), ematite (Fe203), tenorite (CuO), atacamite [CuCl2.3Cu(OH)2], ecc.
Origine metamorfica
Nell’ambiente metamorfico avvengono trasformazioni allo stato solido, questo significa che le condizioni di temperatura e pressione sono tali per cui i minerali preesistenti, inclusi nelle rocce sottoposte a metamorfismo, subiscono trasformazioni composizionali oppure soltanto strutturali.
Pertanto in questa fase vengono ottenuti nuovi minerali che spesso sono molto differenti da quelli che li hanno originati. Tra questi minerali possiamo elencare le cloriti, i granati, la muscovite, la cianite la magnesite, la vesuviana e la comunissima grafite.

Le rocce non sono statiche ma per varie cause subiscono alterazioni dovute a dislocazioni, ricoprimenti, caduta in profondità. Le tensioni che si determinano, unite alle forti pressioni ed elevate temperature causano modificazioni fisiche e chimiche nei minerali che le compongono.
Si distinguono tre ambienti caratteristici in relazione alla profondità:
– l’epizona, tra i 5000-7000 m di profondità;
– la mesozona, tra i 7000-12000 m di profondità;
– la catazona, tra i 12000-20000 m.

Nell’epizona la temperatura è bassa (200 °C), le forti pressioni sono orientate, ed è in questo ambiente che si originano, derivando da altri minerali diversi Inosilicati e Fillosilicati. Ne sono un esempio: clorite, sericite, illite, tremolite, talco, actinoto, albite, epidoto, titanite.
Nella mesozona la temperatura è sui 400 °C, la pressione è ancora orientata e si formano specie minerali come staurolite, cianite, granati, orneblenda, muscovite, biotite.
Nella catazona, a livelli molto più profondi, la temperatura è sui 600 °C la pressione è elevata e si esercita in modo pressoché uguale su ogni punto della massa. I minerali che si formano in questo ambiente sono simili a quelli originatisi dalla solidificazione del magma. Sono per lo più anidri. Fanno parte di questo gruppo: sillimanite, cordierite, grafite, granato almandino, ortoclasio, plagioclasio basico, olivina, pirosseni.

Origine sedimentaria

I minerali che hanno avuto genesi sedimentaria sono distinguibili in due categorie:
da una parte quelli che cristallizzano direttamente dall’acqua che li contiene in soluzione,
dall’altra quelli che vengono erosi da altre rocce preesistenti, trasportati dai fiumi e depositati lungo il corso fluviale, in un lago o in mare.
I minerali che cristallizzano da una soluzione si dice che “precipitano” ed alcuni di essi possono dare vita a giacimenti molto utili. Questo fenomeno avviene in ambienti di svariato tipo, l’esempio classico è quello degli ambienti lagunari con clima caldo in cui l’acqua del mare aumenta la concentrazione dei sali disciolti a causa della forte evaporazione e quando viene raggiunta la saturazione si formano piccoli cristalli i quali cadono sul fondo. Tra i minerali più comuni di questo ambiente troviamo la calcite nelle sue più svariate forme, il gesso, la salgemma, la silvite e la carnallite. Durante il processo di trasporto, per alcuni minerali può realizzarsi una specie di selezione naturale, infatti a causa dell’elevato peso specifico o per la forte resistenza all’abrasione, si realizzano concentrazioni di minerali, i quali se in qualche modo utilizzabili possono essere oggetto di estrazione. Questi particolari giacimenti vengono denominati “placers”.

Vedi anche (in lingua spagnola)
http://www.joyeriaplaor.com/html/gemasminerales.html alle voce “olivino” e “cuarzo”.