Mineralogia dei minerali metalliferi

Minerali metalliferi
Pierfranco Lattanzi – Dipartimento di Scienze della Terra – Università di Cagliari
lattanzp@vaxca1.unica.it
Concetti generali
Il concetto di minerali metalliferi è, nella sua accezione etimologica più stretta – minerali contenenti
metalli, semplice ed immediato. Peraltro, per ormai consolidata consuetudine, adottata in questo
contesto, per minerali metalliferi devono intendersi “minerali dai quali si può ricavare
economicamente un metallo (o più metalli)”. Si tratta pertanto di un concetto in continua
evoluzione, in funzione della tecnologia e della domanda di mercato. La prima immediata
conseguenza è che non tutti i minerali che contengono un determinato metallo, anche in
concentrazioni rilevanti, sono necessariamente minerali metalliferi, in quanto può non essere
conveniente ricavare da essi tale metallo; per contro, diversi metalli geochimicamente scarsi
vengono ricavati in prevalenza da minerali in cui sono presenti solo a livello di tracce (

minerali metalliferi del rame sono i solfuri, soprattutto la calcopirite, che, pur essendo meno
ricca in Cu di altri minerali, è di gran lunga il più diffuso.
• La blenda o sfalerite è il principale minerale di zinco, ma anche di metalli rari quali Cd, Ga, In, i
cui minerali propri sono piuttosto rari e mai abbondanti
• La separazione dell’oro dai minerali di ganga ha quasi sempre comportato processi
potenzialmente assai pericolosi per l’ambiente – amalgamazione con mercurio, che ha prodotto
in molte aree significativi inquinamenti da questo metallo, e recentemente cianurazione. Il
cianuro è ovviamente estremamente tossico, ma fortunatamente alquanto labile nell’ambiente
supergenico, per cui i pur disastrosi episodi di inquinamento sono limitati ad eventi eccezionali,
solitamente risultanti da cattiva progettazione e/o gestione degli impianti.
Nella Tabella 1 sono riportati i principali minerali metalliferi dei metalli di uso industriale più
comune.
Tabella 1. Principali minerali metalliferi
Metallo Minerale Metallo Minerale
Oro Oro nativo Nickel Pentlandite (Fe,Ni)9S8
Tellururi di Au-Ag (sylvanite,
Garnierite
calaverite)
(Mg,Fe,Ni)3Si2O5(OH)4
Platino Platino nativo (quasi sempre in lega Cobalto Cobaltite CoAsS
con altri elementi del gruppo)
Skutterudite (Co,Ni)As3-x
Argento Argentite Ag2S Cromo Cromite FeCr2O4
Argento nativo Manganese Pirolusite MnO2
Tetraedrite argentifera (freibergite –
(Cu,Ag)10(Cu,Fe)2(Sb,As)4S13
Braunite Mn6SiO 12
Proustite-pyrargirite Ag3(As,Sb)S3 Arsenico Arsenopirite FeAsS
Ferro Magnetite Fe3O4 Orpimento As2S3
Ematite Fe2O3 Antimonio Stibina (antimonite) Sb2S3
Limonite (miscela di idrossidi di Fe, Bismuto
principalmente goethite FeOOH)
Bismutinite Bi2S3
Siderite FeCO3 Molibdeno Molibdenite MoS2
Alluminio Bauxite (miscela di idrossidi di Al – Titanio Rutilo TiO 2
es, boehmite AlOOH)
Ilmenite FeTiO 3
Rame Rame nativo Tungsteno Wolframite (Fe,Mn)WO4
Bornite Cu5FeS4 Scheelite CaWO4
Calcopirite CuFeS2 Vanadio Vanadinite Pb5(VO4)3Cl
Calcocite Cu2S Carnotite K2(UO2)2V2O8.1-3H2O
Covellite CuS Magnetite vanadifera
Cuprite Cu2O Uranio Uraninite UO2
Malachite CuCO3 . Cu(OH)2 Coffinite USiO 4
Piombo Galena PbS Carnotite
Zinco Sfalerite (blenda) ZnS
Miche di uranio X(UO2)2(PO4)2.
Smithsonite ZnCO3
n H2O; X=Ca, Cu…
Zincite ZnO
Terre rare- Monazite (La,Ce…)PO4
ittrio Xenotimo (Y, Yb…)PO4
Stagno Cassiterite SnO2
Niobio - Pirocloro-microlite (Na,Ca)2(Nb,
Stannite Cu2FeSnS4
tantalio Ta)2O6(OH,F).nH2O
Columbite-tantalite
Mercurio Cinabro HgS
(Fe,Mn)2(Nb,Ta)2O6

Microscopia in luce riflessa
La maggioranza dei minerali metalliferi, in particolare solfuri e ossidi (oltrechè, ovviamente, i
metalli nativi) presentano un forte carattere metallico del legame. Pertanto, essi hanno molte
proprietà fisiche tipicamente “metalliche”, compresa l’opacità anche in sezione sottile. Di
conseguenza, uno strumento fondamentale per lo studio delle tessiture dei minerali metalliferi è
stato, e per molti versi è tutt’ora, il microscopio in luce riflessa, detto anche microscopio
metallografico. I principi fisici dell’ottica in luce riflessa sono molto più complessi dell’ottica in
luce trasmessa. Inoltre, alcune delle tipiche misure quantitative che è possibile eseguire
(microdurezza e potere riflettente) richiedono strumenti aggiuntivi abbastanza costosi. Pertanto, la
diagnostica in luce riflessa presenta maggiori problemi che in luce trasmessa, ed è per molti versi
più un’arte che una scienza, basandosi in larga misura sull’esperienza dell’osservatore.
La grandezza fondamentale dell’ottica in luce riflessa è il potere riflettente o riflettanza, definito
come
R = I/Io = (n- no) 2 + k 2
(n+no) 2 + k 2
dove I è l’intensità della luce riflessa, Io l’intensità della radiazione incidente, n e k sono,
rispettivamente, l’indice di rifrazione ed il coefficiente di assorbimento del materiale, e no è l’indice
di rifrazione del mezzo interposto tra il materiale e l’obiettivo (generalmente, aria, n÷1). Ne
consegue che i minerali trasparenti (basso k) sono in genere poco riflettenti e in luce riflessa
appaiono grigio-scuri, mentre i minerali opachi presentano i maggiori valori di R. Peraltro, sia n che
k, e quindi R, dipendono dalla lunghezza d’onda; se la luce incidente è policromatica, le variazioni
di R con la lunghezza d’onda risulteranno in una certa colorazione (in genere, abbastanza tenue) del
materiale. Inoltre, per le sostanze otticamente anisotrope, n e k variano anche secondo
l’orientazione cristallografica; pertanto, queste sostanza mostreranno pleocroismo di riflessione, e/o
biriflettanza (variazione del potere riflettente). A nicol incrociati, le sostanze anisotrope presentano
un fenomeno simile a quello osservato in luce trasmessa – alternanza, al ruotare del piatto, di
posizioni di minima luminosità e massima luminosità, con colori talora vivaci e spesso diagnostici;
inoltre, le sostanze non completamente opache potranno presentare un fenomeno del tutto
particolare, e spesso assai utile ai fini diagnostici, ossia una parziale emissione di luce dall’interno
del campione (riflessi interni). Un’ulteriore proprietà semiquantitativa è rappresentata dalla durezza
di politura, rilevabile con una tecnica simile alla linea di Becke in luce trasmessa, ancorchè basata
su un diverso principio fisico; come accennato, è possibile, mediante un’idonea strumentazione, una
misura quantitativa della durezza.
Bibliografia
Non esiste un testo dedicato specificamente ai minerali metalliferi nel senso qui adottato. Ogni buon
testo di mineralogia riporta peraltro le principali informazioni su tutti i minerali citati. Un’opera
recente ed autorevole è l’ultima versione del Dana’s Mineralogy – Gaines R.V., Skinner H.C.W.,
Foord E.E., Mason B., Rosenzweig A. (1997) - Dana’s new Mineralogy. Wiley & Sons, New York,
1819-xlv pp. Su Internet sono reperibili diversi database, abbastanza attendibili e aggiornati – es.
www.mindat.org, webmineral.com, ecc. Il sito www.uni-wuerzburg.de/mineralogie/links.html è un
po’ complesso, ma contiene molti collegamenti utili, non solo di mineralogia, ma per le scienze
della Terra in generale.
Esistono poi diversi testi di microscopia in luce riflessa, relativi sia ai principi e tecniche, che alle
caratteristiche dei vari minerali. Un ottimo manuale di base è Craig J.R. & Vaughan D.J. (1994) -
Ore microscopy and ore petrography, 2 nd ed., Wiley, 448 pp. Un recente testo in italiano è
Venerandi I. (2001) - Corso di Minerografia, R. Cortina, 236 pp. Ottimi atlanti, corredati da
abbondante iconografia a colori , sono: Picot P. & Johan Z. (1977) - Atlas des Minéraux
Métalliques, Mémoires du Bureau de Géologiques et Miniéres, Elsevier, 90; Ixer R.A. (1990) -
Atlas of opaque and ore minerals in their associations, J. Wiley & Sons, 208 pp. Un eccellente
atlante virtuale è reperibile al sito Internet www.smenet.org/opaque-ore. Una base dati molto ricca,

ancorchè un po’ datata, delle proprietà ottiche in luce riflessa dei minerali è Criddle A. J. & Stanley
C. J. Eds. (1986) - The Quantitative Data File for Ore Minerals, London, British Museum (Natural
History). Un agile manualetto di riferimento diagnostico è Spry P.G. (1986) – Tables for the
determination of common opaque minerals (ottenibile tramite Economic Geology Back order
service, PO Box 68651, El Paso, TX, USA).