Leucite
Uno dei minerali maggiormente presenti in Italia è la leucite.
E' un minerale abbondantemente presente in alcune zone d'Italia, al punto da formare dei giacimenti oggetto di estrazione negli anni Trenta.
La presenza di questo minerale è legata al particolare vulcanesimo quaternario dell'area tirrenica, si trova infatti diffusamente nel Lazio ed in Campania.
Alcuni anni fa ho avuto modo di individuare ed esplorare due miniere in cui veniva estratta la leucite, miniere la cui memoria è ormai svanita nel nulla, e che un mio amico e collaboratore ha individuato e che abbiamo deciso di studiare.
Prima di procedere vediamo brevemente cosa è la leucite.
Si tratta di un silicato, dunque abbiamo SiO2.
E' un allumosilicato, dunque oltre a silice contiene anche allumina Al2O3.
Strutturalmente è un tectosilicato. La silice forma dei tetraedri col silicio in posizione centrale.
L'allumina pure costituisce dei tetraedri, col nucleo metallico centrale.
Questi tetraedri sono uniti tra di loro mettendo in comune gli atomi di ossigeno ai vertici, in modo che gli ossigeni siano a ponte tra un tetraedro e quelli confinanti.
Un'organizzazione come questa viene chiamata Tectosilicato, e questi tectosilicati sono minerali di elevata durezza e abito cristallino.
Abbiamo dunque una struttura piuttosto rigida estesa in uno spazio tridimensionale la cui formula minima è KAlSi2O6.
Questo minerale fa parte di un gruppo chiamato Feldspatoidi, dei quali è l'allumo-silicato potassico.
Felspatoidi significa simile ai Feldspati.
Questi sono un altro gruppo di minerali il cui termine allumo-silicato potassico è il K-Feldspato, di formula minima KAlSi3O8, chiamato Ortoclasio.
Dunque Leucite e Ortoclasio sono le due forme in cui gli ossidi di potassio, alluminio e silice, possono cristallizzare rispettivamente come Feldspatoide e Feldspato.
Ciò che differenza il felspatoide dal feldspato è la concentrazione di silice, dunque in ambiente con scarsa silice l'allumosilicato potassico sarà il fedspatoide Leucite, al contrario in ambiente saturo di silice sarà il feldspato Ortoclasio.
L'origine della leucite è magmatica.
E' presente nelle rocce vulcaniche povere di silice, come quelle del distretto vulcanico quaternario laziale (la cosidetta Provincia Comagmatica Romana), e nelle lave del Vesuvio.
Diciamo che dove è presente il quarzo non può essere presente la leucite, la presenza dell'uno esclude l'altra.
Altra condizione è che si deve trattare di magmatismo di tipo alcalino (cioè scarsa silice) e ricco in potassio.
Dunque nelle Rioliti (ricche in silice) e nei Basalti (ricchi in sodio) è perfettamente inutile cercare la leucite, non può esserci per definizione.
Prima, descrivendo le due forme dell'allumo-silicato potassico come feldspatoide e feldspato, in realtà ho detto una imprecisione non da poco:
ho parlato di Ortoclasio, mentre avrei dovuto parlare genericamente di K-Feldspato.
Il K-Feldspato è presente come polimorfo, cioè più forme in cui può essere presente la stessa formula minima, e ciò che differenzia le varie forme del polimorfo è la genesi, ossia le condizioni di formazione.
Tre sono le forme del polimorfo: Microclino, Ortoclasio e Sanidino.
Le prime due sono di bassa temperatura, il sanidino di alta temperatura.
Dunque l'allumo-silicato potassico in saturazione di silice è il K-Feldspato, è il K-Feldspato di genesi vulcanica è il Sanidino.
L'allumo-silicato potassico in difetto di silice è il K-Fedspatoide, il quale ha genesi esclusivamente vulcanica (di alta °t) e si chiama Leucite.
Dunque tra leucite e sanidino ciò che discrimina è l'abbondanza di silice.
Infatti possiamo scrivere l'equazione:
KAlSi2O6 + SiO2 = KalSi3O8.
E questa relazione ci introduce ad una caratteristica del sistema Leucite-Sanidino: il Punto Peritettico e la Fusione Incongruente.
Vediamo per primo la fusione incongruente:
Se prendiamo qualunque K-feldspato, sanidino o ortoclasio, e lo fondiamo, a 1150 °C otteniamo un liquido costituito di silice fusa, ed un solido costituito di leucite.
Dunque partendo dal sanidino abbiamo ottenuto della leucite, oltre al fuso di silice.
Proseguiamo fornendo calore e a 1550-1600 °C (non ricordo esattamente, comunque la temperatura è giù di lì), anche la leucite fonde liberando silice fusa con allumina e potassio.
Questo è un esempio di fusione incongruente, quando partendo da una sostanza otteniamo un fuso di una composizione ed un solido di un'altra composizione, diversa dal composto di partenza.
Adesso percorriamo lo stesso processo ma all'inverso: il processo può essere descritto da un diagramma particolare, chiamato Diagramma di Bowen, in cui abbiamo un fuso costituito di più fasi miscibili completamente, ed un solido costituito di fasi immiscibili tra di loro.
Vediamo praticamente cosa avviene durante la solidificazione di un magma sottosaturo in silice ed alcalino per la presenza di potassio, come i magmi del distretto quaternario laziale.
Inizialmente abbiamo un fuso ad alta temperatura, in cui tra 1500 e 1600 °C inizia a formarsi un solido della formula della leucite immerso nel magma liquido.
Mano a mano che cristallizza la leucite, il magma residuale si arricchisce di silice ancora fusa (la leucite è un feldspatoide, a basso contenuto di silice).
Dunque abbassando la temperatura, cristallizza la leucite mentre il fuso si arricchisce di silice.
Questo arricchimento fino a che punto procede?
Si arriva ad un certo punto, a 1150 °C (questa t me la ricordo bene), in cui la composizione del magma è tale che non separa più leucite, ma cristallizza il suo feldspato corrispondente, ossia il sanidino. Ecco, questo è importante.
Questo punto si chiama Punto Peritettico e ciò che ha luogo a questo punto si chiama Transizione Peritettica.
Cosa è che determina la transizione peritettica e come si forma il sanidino?
La silice rimasta nel liquido residuale a 1150 °C, liquido con una concentrazione di silice superiore al liquido di partenza (capito perchè? La cristallizzazione della leucite asporta poca silice ed il volume rimane quasi invariato, dunque il liquido residuale si arricchisce di silice, ossia aumenta la sua concentrazione), questa silice nel fuso reagisce con la leucite cristallizzata secondo l'equazione scritta sopra, e che riscrivo qui: SiO2 + KAlSi2O6 = KalSi3O8 generando appunto sanidino, il K-feldspato di alta temperatura (è un polimorfo, infatti, ha più forme in funzione delle condizioni che l'hanno generato).
Questa reazione fa sparire la leucite cristallizzata in precedenza dal fuso e ancora in esso dispersa.
Ma la fa sparire del tutto trasformandola in sanidino?
Dipende dalla concentrazione iniziale di silice nel fuso.
Se è poca, la maggior parte di essa cristallizza come leucite e poca come sanidino.
In caso contrario, avremmo quasi esclusivamente sanidino.
C'è un'altra cosa da descrivere: in qual fasi del processo eruttivo avvengono queste trasformazioni?
Poichè la temperatura di questi materiali eruttivi all'espulsione (cioè quando lasciano il vulcano e vengono proiettati in superficie) è di circa 900 °C, è evidente che la cristallizzazione della leucite avviene nella camera magmatica e durante la fase di risalita lungo il condotto che risale il magma.
Durante la risalita avviene la essoluzione del magma (il contrario della dissoluzione, si separano le fasi), e si degassa (i soluti gassosi lasciano il magma formando bolle immerse nel fuso).
Durante l'essoluzione e degassazione, il fuso acquista volume per la degassazione (il gas si separa ma resta avvolto dal fuso), e aumenta la velocità di risalita lungo il condotto per la spinta impressa dal verso l'alto.
Io penso che la transizione peritettica verosimilmente abbia luogo prima dell'accelerata del fuso nel condotto, quando il fuso ha ancora i componenti che di lì a poco diventeranno gassosi lasciando la soluzione e imprimendo accelerazione.
Quando raggiunge il cratere, il fuso misto ai gas essolti viene proiettato con essi per ricadere successivamente in forma ignimbritica o svilupparsi come colonne eruttive.
Qui avviene la vetrificazione, causata da un raffreddamento rapido che non consente una cristallizzazione ottimale.
Nelle miniere di Sugano abbiamo dei cristalli di leucite molto ben formati, ed anche di dimensioni centimetriche, il che testimonia che la cristallizzazione è avvenuta internamente al fuso (cioè prima dell'espulsione), dispersi in una roccia vetrosa e microcristallina, si potrebbe dire quasi amorfa, indice di rapido raffreddamento (avvenuto assai verosimilmente al contatto con l'atmosfera, cioè dopo l'espulsione dalla bocca vulcanica).
Nelle vulcaniti della serie alcalina ultra-potassica laziale ci sono delle zone in cui la leucite è talmente tanta da formare degli autentici giacimenti.
Quello che abbiamo riscoperto ed esplorato io ed il mio amico ad Orvieto è uno di questi, ed è ricchissimo.
Che altro c'è da dire sulla leucite?
Che non è un minerale di grande durata.
Non esistono leuciti del Paleozoico o del Mesozoico.
Abbiamo solo leuciti recenti.
Questo perché la leucite è soggetta ad una reazione di scambio cationico col sodio, formando un nuovo minerale chiamato Analcime, secondo la reazione:
KAlSi2O6 + Na+ + H2O = NaAlSi2O6 + K+ + H2O
Si hanno molti esempi di leuciti parzialmente analicimizzate.
Documenterò tutto con foto.
Il un prossimo thread, descriverò le miniere di leucite ed il procedimento di lavorazione per la produzione di allumina.....archeologia industriale italiana.
[Esplosivo]

A causa della mia suprema ....ignoranzità....in campo informatico, invio didascalie alle foto separatamente.
Da sinistra in ordine sequenziale: 1,2, ecc.
Dunque la colonna di foto di sinistra è 1, 3, 5, 7.
Quella di destra è 2,4,6,8.

1: campione di roccia della miniera in oggetto. Molto ben visibili i cristalli di leucite bianchi in una matrice di tefrite grigia. Fotografata all'esterno della miniera. Campioni così ce n'è da riempire un autotreno sparsi in giro fuori dalle gallerie.
2: parete di un tratto della parete interna di una delle miniere (non ricordo quale). Leucite molto abbondante e ben cristallizzata nella matrice tefritica, intercalata da argilla plastica.
3: particolare della parete terminale di un saggio minerario interrotto perché una esplosione ha intercettato una vena risaliente di acqua. Molto ben visibile la leucite cristallina che punteggia la parete scura. L'acqua esalta il contrasto tra il bianco della leucite e lo scuro della matrice tefritica.
4: Miniera tunnel 2. Banco di cristalli di leucite con intercalazioni scoriacee (le striature irregolari marroni). Questo indica vicinanza del centro di emissione. Dunque è stato espulso da una bocca eruttiva vicina.
5 e 6: Tunnel 1 e 2. Particolari della volta con banchi leucitici e pipistrelli che abbiamo disturbato.
7: altro particolare della volta con grossi cristalli (centimetrici, la foto non rende idea) nel tunnel 2.
8: particolare di leucite analcimizzata con laccature di zolfo. Questa foto è stata fatta non nelle miniere di Sugano, ma in un tunnel distante pochi km dalle miniere. Si tratta di un tunnel di antica manifattura (etrusca o romana) di uso incerto, sede di manifestazioni esalative post-vulcaniche che hanno alterato la composizione mineralogica del mix di rocce incassanti.


AllegatiAnteprime
                        
Cita messaggio
[-] I seguenti utenti ringraziano Menelik per questo post:
RhOBErThO, NaClO, TrevizeGolanCz, Claudio, Beefcotto87, Adriano, luigi_67
Grazie professore per questa lezione. Piccola domanda alla quale non trovo riscontro nel suo thread. Per quali usi viene estratta la leucite? Immagino si possa ricavare alluminio puro (mi corregga se sbaglio) da allumina utilizzando il fenomeno che ha descritto lei della fusione incongruente ( le alte temperature in gioco non permettono il suo utilizzo per scopi industriali?).

Pace non trovo, et non ò da far guerra.


Cita messaggio




Utenti che stanno guardando questa discussione: 1 Ospite(i)