Classificazione dei minerali

La classificazione consiste in una suddivisione sistematica dei minerali in classi in base a delle caratteristiche comuni in modo da facilitare lo studio e soprattutto l'identificazione dei campioni provenienti dalle rocce raccolte sul campo.

L'Associazione Mineralogica Internazionale (IMA) ha adottato la classificazione Strunz^[1].

Generalità sulla classificazione

All'inizio del XIX secolo (1819) il chimico Berzelius, nella sua opera Nouveau système de minéralogie^[2], propose una classificazione basata sulla composizione chimica dei minerali. Questa fu migliorata dal professor Dana nel corso del XIX secolo e da Strunz nel XX secolo grazie ai progressi della chimica analitica e della cristallografia.

Le revisioni recenti della classificazione Dana (1997)^[3] e della classificazione Strunz (2001)^[4]si basano sulla cristallochimica. I minerali vengono divisi in 10 classi in base alla composizione dell'anione dominante o del complesso anionico. Le classi a loro volta si dividono in famiglie, gruppi, serie, specie. Le specie possono includere diverse varietà^[1].

Va comunque precisato che da molto tempo è ormai noto che la composizione chimica da sola non caratterizza adeguatamente un minerale. Una comprensione completa della natura dei minerali emerge infatti solo dopo un'analisi della struttura cristallina, ottenuta tramite raggi X.

La classificazione Dana

Questo sistema di classificazione fu descritto inizialmente da James Dwight Dana nel 1837^[5] ed è stato in seguito rivisto ed aggiornato più volte. Suo figlio, Edward Salisbury Dana, pubblicò la sesta edizione nel 1892^[6]. All'inizio del XX secolo era considerato la bibbia del mineralogista.^[7] La versione attuale è l'ottava edizione. Pubblicata nel 1997 con il titolo Dana's New Mineralogy, descrive più di 3700 minerali^[3].

La classificazione Dana è basata sia sulle proprietà chimiche che sulla struttura cristallina dei minerali. Ogni specie di minerale è identificata da un insieme univoco di quattro numeri separati da punti che rappresentano rispettivamente:

la classe del minerale;
il tipo di minerale, basato su diversi criteri legati alle caratteristiche atomiche del minerale;
il gruppo, dipendente dalla struttura cristallina e dal gruppo spaziale del minerale;
un numero assegnato in modo univoco ad ogni specie di minerale del gruppo.

Per esempio, la magnesite MgCO₃ è identificata dal numero 14.1.1.2. È un minerale della classe 14 (carbonati anidri normali), di tipo 1 (formula bruta ACO₃), del gruppo 1 (calcite: struttura trigonale, gruppo spaziale R3c). È il secondo elemento di questo gruppo.

La classificazione di Strunz

È il sistema di classificazione adottato dall'International Mineralogical Association. La versione più recente pubblicata è la nona edizione del 2001^[4]. È disponibile su Internet la decima edizione^[8]^[9]ma non è ancora stata pubblicata. Dal momento che Hugo Strunz è deceduto e l'opera è portata avanti principalmente da Ernest H. Nickel, spesso è denominata classificazione Nickel-Strunz.

Classi di minerali

I minerali sono suddivisi in 10 classi. Queste classi sono comuni sia alla classificazione Dana che a quella Strunz^[1]:

elementi nativi;
solfuri e solfosali;
ossidi e idrossidi;
alogenuri;
carbonati e nitrati;
borati;
solfati, cromati, tungstati e molibdati;
fosfati, arseniati e vanadati;
silicati;
minerali organici.

Elementi nativi

Gli elementi presenti in natura allo stato nativo sono 20 e rappresentano dal 3 al 4% delle specie. I metalli esistono sotto forma di elementi nativi (costituenti puri) o di leghe.

Gli elementi nativi si suddividono in tre sottoclassi^[1]:

metalli nativi:
- gruppo dell'oro: oro (Au), argento (Ag), rame (Cu) e piombo (Pb);
- gruppo del platino: platino (Pt), palladio (Pd), iridio (Ir) e osmio (Os);
- gruppo del ferro: ferro (Fe), nichel (Ni), mercurio (Hg), tantalio (Ta), stagno (Sn) e zinco (Zn);
semimetalli: arsenico (As), antimonio (Sb), bismuto (Bi), selenio (Se) e tellurio (Te);
non metalli: zolfo (S) e carbonio (C), quest'ultimo nelle forme di diamante e grafite e lonsdaleite

Solfuri e Solfosali

Rappresentano dal 15 al 20% delle specie di minerali (circa 350 specie).

Questi minerali sono composti da un elemento metallico (X) e uno non metallico (Z) e la loro formula generale è quindi $X_{m}Z_{n}$ . Il non metallo presente che costituisce il gruppo anionico dà il nome al sottogruppo: per lo zolfo i solfuri, per il selenio i seleniuri, per il tellurio i tellururi, per l'arsenico gli arseniuri, per l'antimonio gli antimoniuri. Alcuni esempi di solfuri sono la pirite (FeS₂), la galena (PbS), la sfalerite (ZnS), la calcopirite (CuFeS₂), la covellina (CuS), la germanite (Cu₁₃Fe₂Ge₂Si₁₆ )^[1].

I solfosali sono invece minerali i cui gruppi anionici sono composti da zolfo e da un altro metalloide. Esempi: la zinkenite (Pb₆Sb₁₄S₂₇), la tennantite ((Cu,Fe)₁₂As₄S₁₃). I solfosali si trovano spesso associati ai solfuri^[1].

Ossidi e Idrossidi

I minerali appartenenti al gruppo degli ossidi sono composti in cui l'ossigeno è combinato con uno o più metalli. Il 14% dei minerali sono ossidi.

Gli ossidi si dividono in:

ossidi semplici, che presentano le strutture $XO$ e $X_{2}O$ , come nel periclasio (MgO) e nella cuprite (Cu₂O); fanno parte anche il gruppo dell'ematite, che presenta minerali nella forma $X_{2}O_{3}$ come l'ematite (Fe₂O₃) e il corindone (Al₂O₃) e il gruppo del rutilo con minerali nella forma $XO_{2}$ come il rutilo (TiO₂) e la pirolusite (MnO₂).
ossidi multipli, composti da due metalli in diversa proporzione: $XY_{2}O_{4}$ . Alcuni esempi dal gruppo dello spinello sono lo spinello (MgAl₂O₄), la cromite (FeCr₂O₄) e la magnetite, quando presenta il ferro nelle forme bivalente e trivalente (Fe₃O₄).

Gli idrossidi sono minerali in cui sono presenti gruppi (OH)^- e o molecole di acqua, quindi la forza dei legami della loro struttura è molto più debole rispetto a quella degli ossidi^[1].

^[1]
Ossidi semplici	Ossidi multipli
Tipo X₂O, XO Cuprite Cu₂O Periclasio MgO (Zincite ZnO)	Tipo XY2O₄ Gruppo dello Spinello Spinello MgAl₂O₄ Gahnite ZnAl₂O₄ Magnetite Fe₃O₄ Franklinite (Zn,Fe,Mn)-(Fe,Mn)₂O₄ Cromite FeCr₂O₄ Crisoberillo BeAl₂O₄ Columbite (Fe,Mn)-(Nb,Ta)₂O₆ Columbite (Fe,Mn)-(Nb,Ta)₂O₆
Tipo X₂O₃ Gruppo dell'ematite Corindone Al₂O₃ Ematite Fe₂O₃ Ilmenite FeTiO₃
Tipo XO₂ (SiO₂ esclusa) Gruppo del rutilo Rutilo TiO₂ Pirolusite MnO₂ Cassiterite SnO₂ Uraninite UO₂

Alogenuri

Questa classe contiene 140 specie riconosciute e rappresenta dal 5 al 6% delle specie di minerali.

Il gruppo anionico degli alogenuri è caratterizzato da ioni alogeni elettronegativi che si combinano con cationi relativamente grandi nei rapporti $XZ$ e $XZ_{2}$ , dando origine alle simmetrie più elevate tra tutti i minerali. Il minerale di questa classe più conosciuto è sicuramente l'halite (NaCl) o salgemma. Gli alogenuri sono fragili, leggeri e spesso solubili in acqua^[1].

Carbonati e Nitrati

Questi minerali sono caratterizzati dall'essere fragili e da una bassa durezza.

I carbonati sono caratterizzati dal gruppo carbonato (CO₃ )^2- dove i legami carbonio ossigeno sono covalenti e il gruppo ha geometria triangolare.

Le circa 200 specie esistenti di carbonati rappresentano il 9% delle specie conosciute.

Si dividono in:

carbonati anidri senza anioni aggiuntivi (es. CaCO₃);
carbonati anidri con anioni aggiuntivi;
carbonati idrati senza anioni aggiuntivi;
carbonati idrati con anioni aggiuntivi.

I nitrati sono strutturalmente molto simili ai carbonati e il loro gruppo anionico è lo ione nitrato [NO₃]^-. Esempio: il sodanitro (NaNO₃).

Borati

Il gruppo anionico è lo ione borato [BO₃]^3- o lo ione [BO₄]^5-. Questa piccola classe rappresenta circa il 2% dei minerali^[1].

Solfati, Cromati, Tungstati e Molibdati

Queste classi sono rappresentate da circa 345 specie, il 10% del totale, e sono caratterizzate da un gruppo anionico nella forma [XO₄]^2-:

Solfati [SO₄]^2-: il solfato più comune è il gesso, (CaSO₄·2H₂O). Importanti sono anche il gruppo della barite che comprende la barite, la celestina e l’anglesite e il gruppo dell’anidrite;
Cromati [CrO₄]^2-: il gruppo più rappresentativo è quello della crocoite;
Tungstati [WO₄]^2- e molibdati: [MoO₄]^2-: tra cui si trovano la wolframite, la scheelite e la wulfenite.^[1]

Fosfati, Arseniati e Vanadati

Queste classi raggruppano circa 698 specie, il 16% del totale. La maggior parte dei membri è rara, fatta eccezione per l’apatite che è piuttosto comune. Il gruppo anionico è nella forma [XO₄]^3-:

Fosfati [PO₄]^3-: il gruppo più comune è quello dell’apatite che comprende apatite, piromorfite e vanadinite;
Arseniati [AsO₄]^3-: tra i quali si ritrova l’eritrite;
Vanadati [VO₄]^3-: tra cui la carnotite.^[1]

Silicati

I silicati sono i principali minerali che costituiscono la crosta terrestre. L'unità di base di questa classe di minerali è il radicale silicato (SiO₄)^4-. L'atomo di silicio è al centro di un tetraedro con ai vertici quattro atomi di ossigeno. Ii legame Si-O è per il 50% ionico e per il 50% covalente.

I silicati sono divisi in 6 gruppi^[1]:

I nesosilicati (dal greco nesos, isola): sono silicati con radicali (SiO₄)^4- indipendenti. I minerali di questo gruppo hanno pesi specifici e durezze relativamente elevate. I nesosilicati rappresentano circa il 5% delle specie di minerali. Fra questi ritroviamo la forsterite, la fayalite, i granati e il topazio.

I sorosilicati (dal greco soros, gruppo): i tetraedri sono legati due a due tramite un vertice formando il radicale (Si₂O₇)^4-. Ogni gruppo di due tetraedri è separato dagli altri da ioni intermedi. I sorosilicati rappresentano circa il 3% di tutte le specie di minerali. Tra i più importanti vi sono l'epidoto e la vesuviana.

I ciclosilicati (dal greco kyklos, circolo): i tetraedri sono riuniti in anelli contenenti 3, 4, 6 o più tetraedri con rispettivi radicali (Si₃O₉)^4-, (Si₄O₁₂)^4- e (Si₆O₁₈)^4-. Essi rappresentano circa il 2% del totale delle specie di minerali e numerose sono conosciute come gemme. Tra questi vi sono il berillo (acquamarina, smeraldo) e tutte le tormaline.

Gli inosilicati (dal greco inos, fibra): i tetraedri che si legano formando catene singole hanno radicale (SiO₃)^4-, invece quelli che formano catene doppie hanno radicale (Si₄O₁₁)^4-. Gli inosilicati rappresentano circa il 4,5% delle specie di minerali. Le famiglie più importanti sono quella dei pirosseni (catene singole), i pirossenoidi (catene singole con differente periodicità rispetto ai pirosseni) e gli anfiboli (catene doppie). Tra i pirosseni più noti ci sono il diopside, l’hedenbergite e i termini appartenenti alla serie enstatite-ferrosilite; tra i pirossenoidi la wollastonite; tra gli anfiboli i membri delle serie della tremolite Fe-actinolite, cummingtonite-grunerite, l’orneblenda e l’antofillite.

I fillosilicati (dal greco phyllon, foglia): i minerali di questo gruppo sono organizzati in strati alternati di tetraedri e ottaedri e sono caratterizzati dal radicale (Si₂O₅)^4-. Si riconoscono i fillosilicati triottaedrici e diottaedrici a seconda che lo strato ottaedrico ospiti cationi bivalenti o trivalenti, rispettivamente.I fillosilicati rappresentano circa il 6,5% di tutte le specie di minerali. Tra i fillosilicati si annoverano le miche, i minerali argillosi, i serpentini e le cloriti.

I tectosilicati (dal greco tecton, costruttore): tutti gli ossigeni di un tetraedro vengono condivisi con i tetraedri adiacenti formando un radicale SiO₂, elettricamente neutro. In alcuni dei tetraedri il silicio può essere sostituito da un atomo di alluminio e in tal caso la carica negativa residua viene bilanciata da cationi monovalenti e bivalenti. Fanno parte dei tectosilicati il quarzo, i feldspati, feldspatoidi e zeoliti. I tectosilicati rappresentano circa il 4% di tutte le specie di minerali.

Minerali organici

Questa classe comprende una cinquantina di specie, sono formati da composti organici. Un esempio è la whewellite, minerale che costituisce i calcoli renali.

Note

^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m Klein, Cornelis., Mineralogia, Zanichelli, 2004, ISBN 880807689X, OCLC 799651230. URL consultato il 16 gennaio 2019.
^ Berzelius, Jons Jakob, 1779-1848., Nouveau système de mineralogie, par J.J. Berzelius ... Traduit du suédois sous les yeux de l'auteur, et publié par lui-même., Chez Méquignon-Marvis, libraire pour la partie de médecine, rue de l'École de médecine, n. 3, près celle de la Harpe, 1819, OCLC 879077495. URL consultato il 16 gennaio 2019.
^ ^a ^b Dana, James Dwight, 1813-1895., Gaines, Richard V. e Dana, James Dwight, 1813-1895., Dana's new mineralogy : the system of mineralogy of James Dwight Dana and Edward Salisbury Dana., 8th ed., entirely rewritten and greatly enl., Wiley, 1997, ISBN 0471193100, OCLC 35701280. URL consultato il 16 gennaio 2019.
^ ^a ^b Strunz, Hugo, 1910-, Strunz mineralogical tables : chemical-structural mineral classification system, 9th ed, Schweizerbart, 2001, ISBN 351065188X, OCLC 50676367. URL consultato il 16 gennaio 2019.
^ A New Edition of Dana's MineralogyA Text-Book of Mineralogy, with an extended Treatise on Crystallography and Physical Mineralogy. E. S. Dana, in The American Naturalist, vol. 32, n. 384, 1898-12, pp. 965-966, DOI:10.1086/277090. URL consultato il 16 gennaio 2019.
^ I.—The System of Mineralogy of James Dwight Dana, 1837–1868. Descriptive Mineralogy (Sixth Edition). By Edward Salisbury Dana, Professor of Physics and Curator of the Mineral Collection, Yale University. Entirely Re-written and much Enlarged. Illustrated with over 1400 figures. (London: Kegan Paul, Trench, Trübner & Co., Limited, 1892. Royal 8vo. pp. lxiv. and 1134.), in Geological Magazine, vol. 9, n. 08, 1892-08, p. 367, DOI:10.1017/s001675680014600x. URL consultato il 16 gennaio 2019.
^ D. Hanano, J. S. Scoates e D. Weis, Alteration mineralogy and the effect of acid-leaching on the Pb-isotope systematics of ocean-island basalts, in American Mineralogist, vol. 94, n. 1, 1º gennaio 2009, pp. 17-26, DOI:10.2138/am.2009.2845. URL consultato il 16 gennaio 2019.
^ Le Stelle, Springer Milan, pp. 1-38, ISBN 9788847005419. URL consultato il 16 gennaio 2019.
^ Hugo Strunz, Classification of borate minerals, in European Journal of Mineralogy, vol. 9, n. 1, 30 dicembre 1996, pp. 225-232, DOI:10.1127/ejm/9/1/0225. URL consultato il 16 gennaio 2019.

Collegamenti esterni

La classificazione Dana su webmineral.com, su webmineral.com.
La classificazione Strunz su webmineral.com, su webmineral.com.

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[:2-1] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m Klein, Cornelis., Mineralogia, Zanichelli, 2004, ISBN 880807689X, OCLC 799651230. URL consultato il 16 gennaio 2019.

[2] Berzelius, Jons Jakob, 1779-1848., Nouveau système de mineralogie, par J.J. Berzelius ... Traduit du suédois sous les yeux de l'auteur, et publié par lui-même., Chez Méquignon-Marvis, libraire pour la partie de médecine, rue de l'École de médecine, n. 3, près celle de la Harpe, 1819, OCLC 879077495. URL consultato il 16 gennaio 2019.

[:0-3] Dana, James Dwight, 1813-1895., Gaines, Richard V. e Dana, James Dwight, 1813-1895., Dana's new mineralogy : the system of mineralogy of James Dwight Dana and Edward Salisbury Dana., 8th ed., entirely rewritten and greatly enl., Wiley, 1997, ISBN 0471193100, OCLC 35701280. URL consultato il 16 gennaio 2019.

[:1-4] Strunz, Hugo, 1910-, Strunz mineralogical tables : chemical-structural mineral classification system, 9th ed, Schweizerbart, 2001, ISBN 351065188X, OCLC 50676367. URL consultato il 16 gennaio 2019.

[5] A New Edition of Dana's MineralogyA Text-Book of Mineralogy, with an extended Treatise on Crystallography and Physical Mineralogy. E. S. Dana, in The American Naturalist, vol. 32, n. 384, 1898-12, pp. 965-966, DOI:10.1086/277090. URL consultato il 16 gennaio 2019.

[6] I.—The System of Mineralogy of James Dwight Dana, 1837–1868. Descriptive Mineralogy (Sixth Edition). By Edward Salisbury Dana, Professor of Physics and Curator of the Mineral Collection, Yale University. Entirely Re-written and much Enlarged. Illustrated with over 1400 figures. (London: Kegan Paul, Trench, Trübner & Co., Limited, 1892. Royal 8vo. pp. lxiv. and 1134.), in Geological Magazine, vol. 9, n. 08, 1892-08, p. 367, DOI:10.1017/s001675680014600x. URL consultato il 16 gennaio 2019.

[7] D. Hanano, J. S. Scoates e D. Weis, Alteration mineralogy and the effect of acid-leaching on the Pb-isotope systematics of ocean-island basalts, in American Mineralogist, vol. 94, n. 1, 1º gennaio 2009, pp. 17-26, DOI:10.2138/am.2009.2845. URL consultato il 16 gennaio 2019.

[8] Le Stelle, Springer Milan, pp. 1-38, ISBN 9788847005419. URL consultato il 16 gennaio 2019.

[9] Hugo Strunz, Classification of borate minerals, in European Journal of Mineralogy, vol. 9, n. 1, 30 dicembre 1996, pp. 225-232, DOI:10.1127/ejm/9/1/0225. URL consultato il 16 gennaio 2019.

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