Immagina di essere fuori e di trovare un minerale. Vuoi identificarlo ma non sei sicuro di come farlo. Non c’è problema! I mineralogisti usano una varietà di proprietà fisiche e ottiche per aiutare a identificare i minerali senza l’aiuto di attrezzature speciali. Queste proprietà includono il colore del minerale, la forma del cristallo, la durezza, la scissione (il modo in cui un minerale si rompe), la striatura, la lucentezza, il magnetismo, la capacità di trasmettere la luce e il peso specifico.
Proprietà fisiche
Forma del cristallo
La forma del cristallo si riferisce alla forma comune o caratteristica del cristallo di un minerale o di un aggregato di cristalli che sono delimitati da un insieme di facce piane che sono collegate tra loro per simmetria. Alcuni minerali mostrano forme riconoscibili come cubi o ottagoni che sono utili nell’identificazione del minerale. Per esempio, i granati formano spesso dodecaedri (12 facce). La maggior parte dei minerali ha una sola forma comune, ma ce ne sono alcuni che possono svilupparsi in forme multiple. La galena si trova comunemente come un cubo, ma può anche formare un abito ottaedrico.
Il granato mostra la forma cristallina del dodecaedro.
Due campioni di galena – uno che mostra la forma cubica (6 lati) e uno che mostra la forma ottaedrica (8 lati)
La seguente tabella elenca alcune delle forme cristalline più comuni.
| Piramidali (5 lati) |
Zolfo |
| Cube (6 lati) |
Galena |
| Romboedro (6 lati) |
Rodocrosite – L’esemplare proviene dalla National Mineral Collection del Museo Nazionale di Storia Naturale, Smithsonian Institute – Rodocrosite-NMNH_147520 https://geogallery.si.edu |
| Ottaedro (8 lati) |
fluorite |
| Dodecaedro (12 lati) |
Garnet |
Abitudine cristallina
La tendenza di un minerale a crescere ripetutamente in forme caratteristiche è chiamata abitudine cristallina. A differenza delle forme cristalline, le abitudini cristalline non sono legate da facce cristalline o simmetria. L’abitudine cristallina di un minerale può essere usata per differenziare i minerali. Le condizioni e la chimica dell’ambiente in cui un minerale si è formato possono influenzare quale abitudine si sviluppa. Alcuni minerali, come la pirite, possono formarsi in molteplici abitudini cristalline tra cui cubica (una forma e un’abitudine) o radiante.
| Abitudine cristallina | Descrizione | Immagine del minerale |
| Massivo | il minerale manca facce di cristallo |
Zolfo |
| Granulare | i grani di cristallo sono approssimativamente uguali in dimensione; i grani hanno dimensioni variabili da circa 2 a 10 mm |
Meteorite Pallasite |
| Lamellare | Fatto di strati |
Molibdenite |
| Micaceo | anche detto foliato; cristalli che formano una struttura a foglio o a strati; spesso possono essere divisi in fogli sottili |
Mica |
| Laminati | cristalli allungati che sono più lunghi che larghi e la loro larghezza è maggiore della loro profondità; assomigliano ad una spada dritta o ad un coltello |
Stibnite |
| Fibrosa | si presentano come cristalli molto fini a forma di fibracome cristalli |
Actinolite |
| Radiante | aggregati di cristalli crescono da un punto centrale |
Thomsonite |
| Oolitico | aggregati cristallini che sono arrotondati e meno di dimensioni inferiori a quattro millimetri |
Ooidi |
| Bande | minerali con strati stretti o bande di diverso colore e/o struttura |
Agate Banded |
| Botryoidal | anche chiamato globulare o mammillare; aggregati cristallini che hanno una forma globosa o arrotondata |
Ematite |
| Colonnare | Prismi lunghi con abbastanza larghezza che il nome aciculare (ad ago) non si applica.non si applica |
Gypsum |
| Geodic | cluster di minerali che formano una massa arrotondata per cristallizzazione sulle pareti interne di una cavità |
Geode di Ametista (cattedrale) |
| Rosette | cluster di cristalli tabulari in una disposizione radiale che ricorda una rosa o un fiore |
Rosette di barite |
Durezza
La scala Mohs della durezza dei minerali è basata sulla difficoltà di scalfire la superficie di un minerale. Creata per la prima volta nel 1812 dal geologo e mineralogista tedesco Friedrich Mohs, la scala ha 10 livelli e viene utilizzata per confrontare la durezza di diversi materiali o minerali per vedere quale graffia l’altro. Per esempio, il talco è più comunemente usato per la durezza Mohs 1, e il diamante, essendo il minerale più duro sulla Terra, è usato per la durezza Mohs 10. La tabella qui sotto illustra un minerale ad ogni livello di durezza e alcuni materiali comuni che possono anche essere utilizzati per testare la durezza dei minerali.
| Numero di scala | Nome del minerale | Foto del minerale | Oggetto comune |
| 10 | Diamante |  |
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| 9 | Corindone |  |
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| 8 | Topaz |  |
Punta per muratura (8.5) |
| 7 | Quartz |  |
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| 6 | Ortoclasio |  |
Dado in acciaio (6.5) |
| 5 | Apatite |  |
Coltello/piastra di vetro (5.5) |
| 4 | Fluorite |  |
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| 3 | Calcite |  |
Pennino di rame (3.5) |
| 2 | Gypsum | |
Unghia (2.5) |
| 1 | Talc |  |
Tabella che mostra la scala Mohs di durezza dei minerali. Le immagini dei campioni di diamante, corindone, topazio e ortoclasio provengono dalla National Mineral Collection del National Museum of Natural History, Smithsonian Institute. https://geogallery.si.edu
Cleavage
Quando i minerali si rompono, tendono a rompersi in un certo modo. Questo è chiamato clivaggio. Il clivaggio avviene su piani che dipendono dalla struttura cristallina del minerale e dove il minerale ha legami deboli che tengono insieme gli atomi. I minerali tendono a rompersi in questi punti di debolezza. Un minerale può avere più piani di clivaggio. Quando guardi un minerale, di solito la forma è definita dai piani di scissione. A volte i singoli cristalli si rompono o non formano cristalli ben definiti rendendo difficile vedere i piani di scissione di un minerale.
La mica ha un piano di scissione, che è indicato come scissione basale. Quando si divide, i piani di scissione del minerale possono essere “sbucciati” a parte, come le pagine di un libro. La galena forma più comunemente un clivaggio cubico. Se si dovesse rompere un cubo di galena, si romperebbe in cubi sempre più piccoli. Molto simile al clivaggio cubico, minerali come la calcite che hanno un clivaggio romboedrico possono rompersi in cristalli romboedrici più piccoli, che, come suggerisce il nome, hanno l’aspetto di un rombo.
Illustrazione di diversi modelli comuni di clivaggio dei minerali. Questa tabella mostra le definizioni dei diversi modelli di scissione, la forma del minerale con un dato modello di scissione, e diagrammi e fotografie per esempio. Immagine modificata da un’immagine di proprietà di Pearson Prentice Hall, Inc, 2006.
Frattura
Alcuni minerali hanno legami chimici che sono approssimativamente gli stessi in tutte le direzioni e non hanno un punto di debolezza prevedibile. Quando un minerale non si rompe lungo un piano di scissione, si chiama frattura. Quando un minerale si frattura, la maggior parte risulta in superfici irregolari che sono descritte come una frattura irregolare.
Obsidiana (una varietà di quarzo) con frattura concoidale – una proprietà fisica diagnostica del quarzo. Fonte: https://www.sandatlas.org/conchoidal-fracture/
Alcuni minerali, come il quarzo, si rompono in superfici lisce e curve che ricordano il vetro rotto. Questo modello di frattura è chiamato frattura concoidale.
I minerali possono fratturarsi anche in altri modelli, compresi quelli fibrosi, scheggiati o a pezzi. La frattura fibrosa e scheggiata è simile al modo in cui il legno si rompe. La frattura hackly assomiglia a fratture frastagliate con bordi taglienti.
Il crisotilo presenta un’abitudine fibrosa. L’esemplare proviene dalla National Mineral Collection del National Museum of Natural History, Smithsonian Institute – Chrysotile-NMNH_107854. https://geogallery.si.edu
Argento che mostra una frattura hackly.
Streak
Quando si identifica un minerale, si può usare la sua “striscia” per aiutare l’identificazione. Una striscia è il colore del minerale in polvere che rimane su un piatto di porcellana non smaltato. Questa piastra è anche chiamata piastra di striscia. La piastra di striscia ha una durezza di 7 sulla scala di durezza di Moh, quindi qualsiasi minerale con una durezza superiore a sette non lascerà una striscia, come il corindone con una durezza di 9. Invece, lascerà una forma di polvere bianca dove ha graffiato la piastra. Quando il minerale ha una durezza inferiore, la striscia può essere usata per identificarlo. Il colore del minerale non è sempre il colore della striscia. Pertanto, per i minerali come il quarzo che possono essere una varietà di colori, il colore della striscia rimane lo stesso.
- I minerali con una lucentezza metallica tendono ad avere una striscia scura. I minerali con una lucentezza non metallica tendono ad avere una striscia chiara.
- L’ematite ha una striscia rossa
L’ematite produce una striscia rossa quando viene testata su una piastra di striscia.
Magnetismo
La maggior parte dei minerali non sono attratti da un magnete. Pertanto, il magnetismo è una proprietà utile per identificare i minerali perché ci sono pochi minerali magnetici. I minerali che non sono magnetici sono chiamati minerali diamagnetici. In alternativa, i pochi minerali che sono magnetici sono chiamati minerali paramagnetici. I minerali più magneticamente attivi sono ferromagnetici, come la magnetite (composta da ferro e ossigeno; Fe3O4.)
Magnetite con trucioli di ferro e chiodi attratti da essa.
Magnetite con abitudine cristallina visibile.
I minerali ferromagnetici sono importanti per capire il campo magnetico della Terra. Questi minerali registrano la direzione del campo magnetico terrestre e quindi aiutano i geofisici a ricostruire il movimento delle placche tettoniche della Terra (pezzi di crosta e mantello). La geocronologia, che usa i minerali ferromagnetici per misurare come il campo magnetico terrestre è cambiato nel tempo, è lo studio dell’età delle rocce e degli eventi geologici.
Effervescenza
Quando l’acido cloridrico diluito viene applicato alla superficie di alcuni minerali, il minerale bolle, o effervescenza. Questa reazione è caratteristica dei minerali contenenti carbonato (CO3). La quantità di effervescenza dipende da quanto sono solubili i minerali. Per esempio, la calcite (CaCO3) effervesce più della dolomite (CaMg(CO3)2).
La reazione chimica che avviene:
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- CaCO3 + 2HCl → Ca2+ + H2O + 2Cl + CO2 (gas)
- Quando il carbonato di calcio e l’acido cloridrico reagiscono, vengono prodotti acqua e biossido di carbonio (gas). Quando l’anidride carbonica si libera, bolle attraverso l’acqua e l’acido cloridrico rimanente sul minerale.
Video che dimostra il test acido per calcite e dolomite. Accreditato a RockTumbler.com su YouTube.
Video dimostrativo del test acido per calcite e dolomite.
Proprietà ottiche
Colore
Quando si identificano i minerali, è importante non fare affidamento solo sul colore perché è spesso variabile. Il colore può essere fuorviante per minerali come il quarzo e la calcite. Le impurità nel quarzo possono dargli una varietà di tinte tra cui viola (ametista), giallo (citrino) e nero (quarzo fumé). L’oro ha un colore caratteristico, tuttavia la pirite, conosciuta anche come “Fool’s Gold”, ha un colore simile. Per identificare tra i due, sono necessarie altre proprietà ottiche e fisiche dei minerali.
Oro. L’esemplare proviene dalla National Mineral Collection del National Museum of Natural History, Smithsonian Institute – Gold-NMNH_145644. https://geogallery.si.edu
Zolfo nativo – Per gli elementi nativi, il colore del minerale è il colore dell’elemento.
Lucentezza
La lucentezza è l’aspetto della luce riflessa dalla superficie di un minerale. Ci sono due tipi di lucentezza: metallica e non metallica.
Metallico è la lucentezza del metallo lucidato – per esempio, l’aspetto di acciaio, rame e oro. Questa lucentezza riflette la luce come i metalli ed è opaca alla luce trasmessa.
Meteorite di ferro – meteorite tagliato e lucidato che mostra un modello incrociato fatto dai diversi metalli all’interno.
La lucentezza non metallica è mostrata da molti minerali che trasmettono la luce. L’aspetto della lucentezza non metallica varia da una superficie di vetro altamente lucida ad un aspetto opaco simile alla terra. Per esempio, il feldspato ha una lucentezza non metallica che è opaca e terrosa. La maggior parte dei minerali hanno una lucentezza non metallica e sono comunemente descritti con aggettivi come vitreo, vetroso, opaco, terroso, perlato o setoso. Nei minerali non metallici, la lucentezza è spesso causata dalla rottura dei legami chimici lungo i piani di scissione.
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- Lucentezza vitrea
Quartz
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- Lucentezza vitrea
Obsidiana (una varietà di quarzo) con frattura concoidale – una proprietà fisica diagnostica del quarzo. Fonte: https://www.sandatlas.org/conchoidal-fracture/
- Lustro opaco
Ortoclasio
- Lustro perlaceo
Mica
- Lucentezza serica
Gypsum
- Lucentezza vitrea
Capacità di trasmettere la luce
Tieni una tazza di vetro chiaro e, notate come la luce passa attraverso di essa. La luce che passa attraverso il vetro può essere descritta come opaca, trasparente o traslucida. La capacità di un minerale di trasmettere la luce è comunemente usata nel processo di identificazione di minerali come il quarzo. I minerali opachi non trasmettono la luce. I minerali traslucidi permettono un po’ di luce ma non un’immagine chiara. Quando sia la luce che un’immagine possono essere trasmesse attraverso il minerale, esso viene descritto come trasparente. Un grande campione di muscovite, a prima vista, sembra opaco Tuttavia, quando gli strati sono separati lungo i piani di scissione, i singoli strati sono trasparenti.
Trasparente:
Trasparente:
Opaco:
Doppia rifrazione
Quando la luce passa attraverso un minerale trasparente, non passa sempre come un singolo raggio. Alcuni minerali, come la calcite, dividono la luce semplice e non polarizzata in due raggi. Quando un pezzo di calcite è posto sopra un testo stampato, questi raggi di luce divisi faranno apparire il testo due volte. Guarda il video qui sotto per una dimostrazione della calcite ottica e cosa succede quando la luce viene polarizzata da un filtro.
Creditato da AZ Geology su YouTube.com
Fluorescenza e Fosforescenza
I minerali, come il gesso, se illuminati con luce ultravioletta (UV), raggi X, e/o fasci di elettroni sembrano brillare in colori vivaci che non sono presenti quando il minerale è visto con luce normale. Per esempio, la calcite che sembra bianca alla luce visibile può diventare fluorescente in una varietà di colori come rosso, blu, rosa, verde e arancione. Il colore della fluorescenza è influenzato da elementi in traccia all’interno del minerale.
Rock contenente willemite e calcite alla luce visibile.
Rock contenente willemite e calcite alla luce ultravioletta. La willemite è il minerale verde e la calcite è un minerale arancione.
I minerali, come la fluorite, possono continuare a brillare dopo che la luce UV iniziale di attivazione viene rimossa. La presenza di luce emessa da un minerale dopo la rimozione della luce UV è chiamata fosforescenza. Guarda il video dello Sternberg Museum per saperne di più su come e perché i minerali brillano quando vengono illuminati con la luce UV.
L’episodio Lessons with Ptara presenta minerali fluorescenti e fosforescenti. Unisciti alla signora Darrah e a Penny lo Spinosauro mentre spiegano come e perché i minerali brillano. Accreditato al Museo Sternberg su YouTube.