Mineralogia dei minerali metalliferi

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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,
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