Feldspati
Formula chimica(Ba,Ca,Na,K,NH4)(Al,B,Si)4O8
Proprietà cristallografiche
Gruppo cristallinoTectosilicati
Sistema cristallinoMonoclino e triclino
Proprietà fisiche
Densitàda 2,5 a 2,8 g/cm^3 g/cm³
Durezza (Mohs)6-6,5
SfaldaturaPerfetta lungo i piani di sfaldamento
ColoreVariabile (incolore, bianco, rosa, verde, blu, marrone)
LucentezzaVitrea
StriscioBianco
DiffusioneComune
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I feldspati (KAlSi3O8 – NaAlSi3O8 – CaAl2Si2O8) sono un gruppo di minerali classificati come tectosilicati di formazione rocciosa, che costituiscono circa il 41% del peso delle superfici continentali della crosta terrestre (circa il 60% della crosta terrestre totale). Costituiscono inoltre una buona parte della crosta oceanica, in gabbro e basalto. Sono comuni anche nelle vene idrotermali.

I feldspati cristallizzano dal magma come venature sia nelle rocce ignee intrusive sia estrusive e sono presenti in quasi tutti i tipi di roccia, soprattutto in rocce metamorfiche e sedimentarie. La roccia, formata quasi interamente da feldspato plagioclasico calcico, è nota come anortosite.

I feldspati sono così comuni perché i loro elementi costitutivi sono onnipresenti.

Il nome feldspati deriva dal termine tedesco “Feldspat” (da “Feld”, ossia “campo”, e “Spat” che indica in modo generico un minerale a struttura laminare). Il cambiamento da “spat” a “spar” fu influenzato dalla parola inglese “spar”, che si riferisce ad un minerale non opaco con buona sfaldatura. Il termine feldspatico si riferisce a materiali contenenti feldspati.

Classificazione

Lo stato strutturale, che indica la distribuzione di SiO4 e AlO4 nei siti tetraedrici dell’impalcatura reticolare, è in funzione della temperatura di cristallizzazione e della successiva storia termica.

La stabilità nell’impalcatura è determinata da un giocoforza tra sostituzione del Si 4+ da un Al 3+ ed il concomitante ingresso di ioni alcalini (o alcalino terrosi nel caso siano 2 i Si sostituiti), che neutralizza la carica di struttura. Generalmente i feldspati cristallizzatisi ad alte temperature presentano una distribuzione disordinata di Si e Al se il raffreddamento è avvenuto molto velocemente, condizione che invece troviamo ordinata se è avvenuto molto lentamente o se le temperature di cristallizzazione sono state inferiori. Tutti i minerali feldspati hanno composizione chimica generale X (Al, Si)4O8, in cui X può essere K+, Na+, Ba++, Ca++, Rb+, Sr++ e Fe++. I feldspati di potassio, sodio e calcio sono molto comini, mentre quelli di bario, rubidio, stronzio e ferro sono molto rari.


Le composizioni degli elementi nei feldspati più comuni possono essere suddivisi in 2 gruppi, rappresentabili in un sistema di 3 componenti (Or, An, Ab), dal punto di vista petrologico:

 
Diagramma di miscibilità. Suddivisione feldspati fra ortoclasio (Or), anortite (An) e albite (Ab)
  • Feldspati di potassio (K-feldspato), KAlSi3O8
  • Feldspati plagioclasici (serie albite ed anortite)

I feldspati alcalini sono fra i membri finali di ortoclasio ed albite, mentre i feldspati plagioclasici sono fra albite ed anortite. L’albite è considerata un feldspato sia plagioclasico sia alcalino. Non ci sono feldspati che sono di composizione intermedia fra i membri terminali K-feldspati e anortite perché questi ioni hanno differenti raggi ionici e cariche che renderebbero instabile la struttura.

Feldspati alcalini

I feldspati alcalini sono raggruppati in due categorie, le quali contengono potassio combinato con sodio, alluminio o silicio, o nelle quali si assiste alla sostituzione del potassio con il bario nella struttura del minerale. Sono suddivisi in:

  1. Ortoclasio (monoclino), comunemente detto ortoclasio di bassa temperatura
  2. Sanidino (monoclino), comunemente indicato come ortoclasio di alta temperatura
  3. Microclino (triclino)
  4. Anortoclasio (triclino)
  5. Feldspato di Bario (monoclino)

Essi sono strutturalmente polimorfi, ovvero con uguale composizione chimica ma diverse strutture cristalline. La loro distinzione si basa su misurazioni accurate delle dimensioni delle celle elementari e/o dei parametri ottici, che si possono ottenere solo con tecniche che usano raggi X che forniscono lo stato di ordine e disordine dei tetraedri.

L'ortoclasio e il sanidino sono entrambi fotorecettori otticamente monoclinici, ma differiscono nell'angolo acuto tra gli assi ottici (può essere determinato con un microscopio petrografico). L’Ortoclasio ha simmetria monoclina con gruppo puntuale 2/m. Ha una distribuzione dei tetraedri intermedia tra il sanidino e il microclino, cristallizzandosi a temperature intermedie. Origina da rocce intrusive. L'adularia è una tipologia di ortoclasio prodotto da processi idrotermali a bassa temperatura (vene) o autogenici. È strutturalmente simile al microclino ma senza il gemellaggio a tratteggio incrociato.

Il sanidino si presenta nelle rocce vulcaniche e subvulcaniche. Il Sanidino, di sistema cristallino monoclino e gruppo puntuale 2/m, è un feldspato di tipica formazione ad

alta temperatura da rocce effusive. Lo scheletro è composto da anelli di quattro tetraedri Al-Si con una distribuzione completamente disordina, collegati in catene disposte parallelamente all’asse a; mentre gli ioni K+, legati a nove ossigeni vicini, sono posizionati in grandi lacune ad occupare posizioni su piani di simmetria perpendicolari all’asse b. Questo andamento, detto a “gomito”, trova un’espressione cristallografica nella faldatura secondo due direzioni che formano tra loro angoli di 90°, o vicini a 90° [generalmente secondo (010) e (001)], e nel caratteristico abito pseudo-tetragonale dei feldspati.

Il Microclino ha simmetria triclina con gruppo puntuale 1-. Manca di piani di simmetria e assi di rotazione. Gli ioni K+ non occupano posizioni speciali, mentre la distribuzione dei tetraedri Al-Si è completamente ordinata; viene chiamato anche microclino massimo indicando la massima triclinicità, conseguenza appunto dell’ordinamento completo. Origina da rocce che cristallizzano ad elevata profondità e di pegmantiti, a basse temperature o con una velocità di raffreddamento lenta. Ha un caratteristico motivo a tratteggio incrociato di gemelli visto con un microscopio petrografico.

L'anortoclasio è l'unico feldspato alcalino che non è K-feldspato. È una composizione sodica, otticamente triclina e caratterizzata da un gemellaggio simile al microclino ma su scala più piccola.

I feldspati di bario includono celsiana (BaAl2Si2O8) e ialofane (K,Ba)(Al,Si)4O8.

Negli alcalifeldspati si possono trovare soluzioni solide complete solamente ad elevate temperature, in particolare nei membri della serie sanidino-albite si può avere una soluzione omogenea, ad esempio di Or50 e Ab50, nella quale gli ioni Na+ e K+ sono distribuiti casualmente. Con il raffreddamento divengono stabili due fasi separate, l’albite di bassa e il microclino, ove i cationi andranno incontro a segregazione. Gli ioni Na+ diffonderanno per formare zone ricche di Na, mentre il K+ segregherà a sua volta a formare regioni ricche di K; il risultato finale sarà la trasformazione di un feldspato omogeneo in un concrescimento eterogeneo. Questi concrescimenti sono chiamati pertiti e sono il prodotto di fenomeni di essoluzione. Nella serie dei feldspati alcalini l’orientazione delle lamelle di essoluzione è grossolanamente parallela a {100}. Le strutture della pertite di molti graniti possono essere visibili a occhio nudo, chimate dunque macropertitiche. Nei cristalli le strutture micropertitiche posso essere viste utilizzando un microscopio ottico, mentre le strutture criptopertitiche possono essere viste solo con un microscopio elettronico.

Il caso in cui il minerale ospite è un plagioclasio e le lamelle sono di K-feldspato, è più raro, si parla di antipertiti.

Feldspati plagioclasici

I feldspati plagioclasici sono triclini ed includono:

Nome minerale del plagioclasio Percentuale albite Percentuale anortite
Albite, NaAlSi3O8 100-90% 0-10%
Oligoclasio, (Na,Ca)(Al,Si)AlSi2O8 90-70% 10-30%
Andesine, NaAlSi3O8—CaAl2Si2O8 70-50% 30-50%
Labradorite, (Ca,Na)Al(Al,Si)Si2O8 50-30% 50-70%
Bytownite, (NaSi,CaAl)AlSi2O8 30-10% 70-90%
Anortite, CaAl2Si2O8 0-10% 90-100%

Questi confini non hanno alcun significato strutturale; il loro uso è giustificato in quanto il plagioclasio, trovandosi in un'ampia varietà di rocce, è un minerale molto comune e la sua composizione è piuttosto prevedibile. E' comune trovare plagioclasio solico (oligoclasio) in granito, varietà più ricche di calcio (labradorite) in rocce mafiche come gabbro, e andesina intermedia in rocce ignee intermedie come l'andesite.

I Plagioclasi hanno una struttura molto simile al microclino. L’estremo sodico, l’Albite, è generalmente triclina (gruppo puntuale 1-) con una forma di alta T. e una di bassa T.. Inoltre è possibile trovarla in una variante monoclina, la Monalbite, a temperature molto elevate. Il termine puro calcico invece è rappresentato dall’Anortite, anch’essa di sistema triclino, la cui temperatura è inferiore ai 200°C, con un ordinamento perfetto dei tetraedri nella struttura.

Le composizioni intermedie possono essolvere anche in due feldspati di composizioni contrastanti durante il raffreddamento. La diffusione è però molto più lenta dei feldspati alcalini e i risultanti due minerali, cresciuti insieme, hanno una grana troppo fina per esser osservati al microscopio ottico. Le lacune di immiscibilità nelle soluzioni solide di plagioclasio sono più difficilmente comparabili alla lacune dei feldspati alcalini. Il gioco di colori visibile in alcune composizioni di Labradorite è dovuto alle lamelle con granatura molto fine.

Nei plagioclasi si trovano soluzioni solide complete alle alte temperature (da Na a Ca). Da un punto di vista strutturale l’interpretazione è complessa a causa del rapporto Al/Si variabile nelle due formule limite. Vi sono inoltre tre tipi di tessiture, o lacune di miscibilità, non rilevabili direttamente ma attraverso la comparsa di iridescenza nei cristalli. I concrescimenti peristeritici compaiono nell’intervallo An5-An15. I concrescimenti di Bøggild si presentano in alcuni plagioclasi nell’intervallo composizionale An47-An58; la loro presenza è indicata dal gioco di colori che si osserva nella labradorite. Il terzo tipo, chiamato concrescimento di Huttenlocher, si manifesta nella regione An60-An85, rappresentativo il caso della Bytownite.

Elenco minerali

Caratteristiche chimico-fisiche

Chimicamente, i feldspati sono composti da silicio, ossigeno, alluminio, sodio, potassio, calcio e bario. Il silicio si trova al centro di tetraedri con ai vertici quattro atomi di ossigeno, l'alluminio sostituisce il silicio secondo regole fisse o casuali secondo il tipo di feldspato. Possono esistere specie isomorfe di feldspati per sostituzioni tra potassio e sodio, sodio e calcio, potassio e bario.

 
Campione di granito con cristalli dalla collezione mineralogica dell'Università degli studi di Padova

Abito cristallino

I cristalli sono generalmente prismatici (circa tabulari), comunemente geminati. Nell'ortoclasio i due cristalli geminati possono essere compenetrati l'uno nell'altro.

I feldspati tendono a gemellarsi facilmente e possono essere gemellari sullo stesso piano, producendo strati paralleli di cristalli geminati.

Colore

I feldspati non hanno colori perché mancano di elementi chimici cromofori nella struttura; tuttavia non sono quasi mai trasparenti. Il feldspato puro è bianco grazie a riflessioni interne date da lamelle di esecuzioni, inclusioni, superfici di clivaggio. Nonostante ciò, non è rara la colorazione quasi nera dovuta alle inclusioni di Fe-Ti.

I feldspati di potassio sono spesso rosa a causa dell'ematite finemente dispersa. Alcuni microclino sono blu a causa della presenza di piombo, e sono per questo detti Amazzoniti. Una tonalità giallastra è invece data da piccole quantità di ferro trivalente.

I feldspati possono essere in parte alterati da minerali argillosi, sericite (mica muscovite a grana fine), saussurite (miscela di albite, epidoto ed altri prodotti di disintegrazione di palgioclasio calcico), che conferiscono un aspetto "sporco e logoro". Il plagioclasio è più suscettibile agli agenti atmosferici rispetto al K-feldspato, e l'anortite ricca di Ca è la meno resistente. Questo è uno dei motivi per cui il K-feldspato è più comune nella sabbia rispetto al plagioclasio.

Striscio

Lo striscio dei feldspati è bianco.

Meteorizzazione

La meteorizzazione chimica dei feldspati risulta nella formazione di minerali argillosi come Illite e Caolinite.

Produzione e Usi

Nel 2010 sono state estratte circa venti milioni di tonnellate di feldspato, la maggior parte da tre Paesi: Italia (4.7 Mt), Turchia (4.5 Mt) e Cina (2 Mt). L'estrazione avviene da grossi corpi granitici, chiamati plutoni, dalle pegmatiti formatesi quando gli ultimi stadi fluidi di un granito cristallizzante si concentrano in piccole sacche liquide e ricche di vapore che consentono la crescita di cristalli estremamente grandi), o dalle sabbie composte da feldspati.

Attualmente la richiesta di feldspato grezzo è soddisfatta dalle miniere già presenti al mondo. L'estrazione avviene a cielo aperto; dopo che il materiale di feldspato è stato perforato e fatto saltare, la rottura secondaria viene eseguita con una sfera di lancio convenzionale; il minerale viene poi caricato con una pala idraulica sui camion e trasportato all'impianto di frantumazione, vicino di solito all'impianto di flottazione.

II Feldspato è comunemente utilizzato nell’industria del vetro, nella ceramica, usato anche come riempimento e diluente di plastiche, vernici e gomme; in campo biomedico vengono utilizzati come additivi in materiali ceramiche, sopratutto dentale. Nell’industria del vetro, l’allumina garantisce resistenza, durabilità e tenacia agli agenti corrosivi. Nelle ceramiche i feldspati alcalini (CaO, K2O, Na2O) fungono da flussante e abbassano la temperatura di una miscela. Nella fase iniziale i flussanti si fondono formando la matrice del vetro, vincolando le altre componenti assieme. Per realizzare porcellane e refrattari i feldspati vengono comunemente miscelati con quarzo e caolino.

I depositi di argilla derivano principalmente da rocce ricche di feldspato. Il feldspato di plagioclasio ricco di Ca ha un potenziale come minerale di alluminio, ma attualmente è più economico estrarre l'alluminio dalla bauxite.

I feldspati sono impiegati anche nella gioielleria e per rivestimenti (anche di monumenti o edifici), sopratutto se iridescenti.

Negli U.S.A. circa il 66% di feldspato è utilizzato nell’industria del vetro per contenitori e isolanti, nelle ceramiche come isolante elettrico, prodotti sanitari, arredamenti. Viene estratto soprattutto in Carolina del Nord, Virginia, California, Oklahoma, Idaho, Georgia e Dakota del Sud

In geologia e in archeologia, i feldspati vengono usati come indicatori per la datazione K-Ar, datazione Ar-Ar e datazione a luminescenza.

I feldspati di puro interesse scientifico sono il sanidino e la celsiana.

I feldspati possono essere sostituiti, grazie alle caratteristiche simili, da miscele di pirofilite, argilla, talco e quarzo.

Rischi per la salute

Non ci sono informazioni sufficienti sugli eventuali rischi che causano alla salute. Si consiglia generalmente di trattare le specie minerali con attenzione.

Curiosità

Nell’ Ottobre del 2012, il rover Curiosity analizzò un pezzetto di roccia marziana, dove trovò elevate percentuali di feldspati.

L'albite, dal latino albus, è chiamato così per via del suo colore biancastro.

I più grandi feldspati estratti finora sono:

  • un microclino misurante 50 x 36 x 14 metri e pesante 16000 tonnellate, estratto nel Colorado;
  • una pertite misurante 10 x 5 x 2 metri e pesante 230 tonnellate, proveniente dagli USA;
  • un ortoclasio misurante 10 x 10 x 0,40 metri e pesante 100 tonnellate, proveniente dagli Urali (Russia)

Note


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