ENVIROMENTS OF FORMATION The growing mechanisms of quartz crystals in the various paragenetic enviroments of formation are synthesized here: plutonic, metamorphic, sedimentary. Another matter of intense interest is zone in which quartz crystals may form all rocks beneath the earth surfaceis saturated with ground water.
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LA SILICE Pag. 4 -- AMBIENTI DI FORMAZIONE

 

Abbiamo visto che un cristallo si sviluppa e cresce allorchè il soluto (Si O2) dissolto nel solvente (H2O), per le mutate condizioni chimiche o fisiche , si separa , aggregandosi in modo ordinato intorno ad un nucleo iniziale .

Anche il quarzo segue lo stesso principio , il suo solvente è l'acqua che lo porta in soluzione con l'aiuto dei sali e della temperatura formando silicati metastabili, e lo rideposita a temperatura inferiore sotto forma di quarzo anidro. Sarà opportuno ricordare che la perfezione delle forme, la trasparenza, la lucentezza che ci colpiscono, sono aspetti che denunciano la tranquillità di crescita cristallina .

Si può ben dire che il nostro cristallo, durante i moltissimi anni passati nelle viscere della terra , ha subìto molti attacchi alla sua integrità : movimenti tettonici , sbalzi di temperatura possono avere fratturato il cristallo ; le soluzioni calde , penetrando all'interno di esso, possono averlo risaldato più volte , intrappolando materiale solido , soluzioni e gas , oppure averlo sciolto in parte per poi ritornare a crescere a più riprese .

L'età dei nostri cristalli è antichissima e legata in massima parte ai movimenti crostali avvenuti molti milioni di anni fa . Oltre all'età si può considerare anche il tempo di crescita che può essere stato anche lunghissimo (secondo alcuni studiosi per i cristalli dei graniti e degli gneis , anche oltre il milione di anni ).

 Altra considerazione importante è che i cristalli si sono formati alla profondità di alcune decine di chilometri con conseguente pressione di migliaia di bars ; tale pressione è stata necessaria per mantenere fluide le soluzioni alle temperature esistenti in loco . Le soluzioni acquose mineralizzatrici, indispensabili per la formazione dei cristalli , avevano le temperature e le pressioni comprese nella parte assegnata al quarzo nel diagramma pressione-temperatura delle varie fasi della silice ( Si O2).

 

high-quartz of hydrotermalite  Cristalli beta bipiramidati su matrice di dolomite lamellare delle idrotermaliti. Monteacuto Ragazza (BO) cristalli mm 17.

 

 

 quartz, granite crystals

Gruppo di cristalli del granito di Baveno . Le terminazioni sono di colore verde molto accentuato per l' inclusione di finissimi aghetti di tormalina . mm 73

 
quartz crystals of marble of Carrara

Tutti i cristalli sono finemente fratturati e successivamente risanati dai processi naturali; hanno assunto perciò una nebulosità lattescente. Crestola Bassa Carrara mm.34.

 

 
low-quartz and high-quartz Diagramma pressione -temperatura che descrive le condizioni di formazione e trasformazioni delle principali fasi della silice . E' evidente che a temperatura e pressione ambiente l' unica fase stabile è il quarzo alfa; infatti sia la coesite sia il quarzo beta (per diminuzione di pressione e di temperatura ) si trasformano rapidamente nella fase quarzo alfa .
 

E' da sottolineare che le temperature medie di formazione sono comprese fra i 200°C e i 700°C, e le pressioni comprese fra i 10 i 30 kbars . E' bene anche ricordare che il gradiente geotermico medio ( cioè l'incremento di temperatura che si misura nella crosta andando in profondità ) è di 30°C ogni 1000 metri e la pressione litostatica (cioè l'incremento di pressione causata dal peso delle rocce ) è di 250 bar ogni 1000 metri .

Questi valori medi possono aver subìto anche importanti variazioni locali in funzione della presenza nelle vicinanze di masse magmatiche consolidate o di rilevanti quantità di acqua ricca di sali come il cloruro di sodio ,o di gas come il metano , o di anidride carbonica ecc. Altre modifiche a questi valori sono possibili per le variazioni della pressione litostatica , dovute ad ostacoli locali su movimenti estesi di pressioni orogenetiche .

low-quartz cryatals

Gruppo di cristalli provenienti da una vena mineralizzata a pirite . La loro struttura sottile denuncia una crescita veloce . Gavorrano mm 50 ca.

amethyst high-quartz

 Cristalli a botticella di quarzo beta di intenso colore ametista.Rivestono una "bolla" provocata dai gas in espansione in una riolite. Zovon (PD) cristalli mm 3 ca.
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 I movimenti orogenetici conseguenti allo scontro delle placche crostali possono aver prodotto sia la trasformazione che il riarrangiamento delle rocce cristalline ed anche l'apertura di fessure da fratturazione o da contrazione volumetrica delle rocce sedimentarie organogene o evaporitiche.

Tutti questi spazi vuoti sono stati presto riempiti da soluzioni idrotermali che alle varie temperature e pressioni sopra citate hanno generato col tempo i nostri cristalli .L'erosione ha favorito il raffreddamento e portato lentamente in superficie le rocce contenenti i cristalli ,la diminuita pressione litostatica ha poi favorito anche l'innalzamento per "galleggiamento" dovuto alla minore densità della crosta rispetto alle parti sottostanti dell'astenosfera , permettendo l'emersione di questi tesori nascosti nelle profondità della terra .

E' stato calcolato che il Monte Bianco , se non fosse stato eroso per degradazione meteorica, raggiungerebbe i 20 chilometri di altezza . Ancora adesso nella continuazione dell'orogenesi alpino-himalaiana sicuramente in profondità si stanno formando cristalli che vedranno la luce fra molti , moltissimi anni .In una sommaria suddivisione potremmo distinguere le cristallizzazioni avvenute in :

  • A) fessure con fluidi in movimento di derivazione plutonico-magmatica .
  • B) cavità di fluidi statici di derivazione magmatica e sedimentaria
  • C) fluidi interstiziali di depositi sedimentari diagenizzati.

-A) Le fessure con fluidi in movimento(derivati dai plutoni) rappresentano il classico esempio di formazione dei filoni minerari e sono state vie di fuga delle ultime soluzioni ricche di elementi solubili ed anche gassosi .
cluster quartz crystals

Aggregato tipico del Dosso dei Cristalli (SO).Le patine che rivestono i cristalli sono un miscuglio di carbonati e talco , si tolgono con lavaggi acidi . mm 78 .

quartz crystals in gypsum

Cristallo autigeno in posto. Il quarzo nero è immerso nell'anidrite bianca dove si è formato Monterosso (PR). mm 13. ca.

Schema delle condizioni tettoniche che hanno dato luogo alla formazione dei cristalli di quarzo . Le proporzioni verticali ed orizzontali non sono state rispettate .

 

Le soluzioni sono state espulse dai magmi crostali come ultimo residuo delle cristallizzazioni, erano perciò costituite da sostanze volatili che, pur possedendo diversa temperatura , salinità e concentrazione, rientravano tutte nella classificazione di fluidi idrotermali . Tali fluidi in quantità più o meno grande hanno percorso le porosità , le fessure e le spaccature e per raffreddamento hanno depositato in cristalli minerali anche di interesse economico .


-B) Le cavità con fluidi statici in lento raffreddamento hanno formato cristalli sia dai fluidi ricchi di soluto intrappolati nelle rocce plutoniche nell'ultima fase di raffreddamento (definiti miaroli ), sia all'interno delle cavità ricche di fluidi formatisi per contrazione della roccia durante la ricristallizzazione delle rocce metamorfosate . In tempi lunghissimi questi liquidi hanno solubilizzato la silice finemente dispersa nella roccia intorno alla cavità e con il lento diffondersi delle molecole della silice l'hanno depositata sui cristalli in formazione .

acute habits

 Intreccio di cristalli di abito alpino trovati isolati dalla roccia , sono finiti in tutte le loro parti anche se recano traccia di antiche fratture provocate dai movimenti tettonici .Alta Val Formazza . mm 85.

scepter quartz

 Inconsueto gruppo di cristalli a scettro. Miniera di Brosso (TO ) mm 16
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-C) I fluidi interstiziali sono soluzioni disperse nella massa delle evaporiti e dei sedimenti organogeni che, con un lento migrare , hanno trasportato ioni anche molto lontano . Nel continuo sciogliersi e cristallizzare degli strati sottoposti a diagenesi , la grana della roccia è aumentata e i cristalli di quarzo formatisi, immersi in essa ,si sono accresciuti successivamente sottraendo spazio alla matrice per la loro superiore forza di cristallizzazione

L'aspetto ci indica anche la velocità di crescita che dipende da vari fattori sia chimici che fisici ed anche dalla presenza o meno di germi o semi cristallini. Tali germi di cristallizzazione si possono formare per sovrasaturazione della soluzione idrotermale ,causata da raffreddamento o cambiamento di ambiente chimico , oppure possono essere costituiti da granuli di quarzo presenti in fessura , oppure ancora possono far parte della roccia stessa.

Il numero e l'aspetto dei cristalli presenti nella cavità ci dicono molte cose sulla velocità di cristallizzazione , sul tempo di raffreddamento e sul chimismo ( per es. la presenza di alta pressione e di carbonati darà luogo all'abito alpino) .

 La concentrazione della silice presente nella soluzione influenzerà perciò l'aspetto dei cristalli . La differenza delle cristallizzazioni si spiega perciò abbastanza facilmente , anche se non completamente . I cristalli aciculari , fittamente distribuiti e a volte biterminati dei calcescisti , derivano da cristallizzazione rapida da soluzioni concentrate , mentre i cristalli a volte giganti dei massicci centrali delle Alpi provengono da soluzioni diluite , cristallizzate in tempi lunghissimi ad alta temperatura .
L'energia necessaria alla costruzione di grandi cristalli è sempre inferiore all'energia occorrente per la formazione di piccoli cristalli o nuovi semi; per questo motivo , se non si è in presenza di soluzioni fortemente sovrasature , nelle fessure isolate si formano cristalli di quarzo in piccolo numero , ma di dimensioni relativamente elevate rispetto alle dimensioni della cavità in cui giace il cristallo .

 group of faden quartz

 Gruppetto di cristalli faden , caratterizzati dall'essere piatti, con assi "C" spesso paralleli alla fessura che li ha generati . Pakistan .
Area fotografata mm 55 ca .

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quartz in marble

 Cristallo limpidissimo del marmo di Carrara, cresciuto in una matrice di calcite. mm 12

 

smoky quartz in rock

Crosta cristallina da una geode del Monte Bianco . Come si può osservare la roccia sottostante è porosa, perchè è stata alterata e solubilizzata dalle soluzioni circolanti che hanno generato i cristalli. Dopo raffreddamento le radiazioni di alta energia hanno generato il colore affumicato. Area fotografata mm 120.

 

E' rilevante sottolineare che le fessure isolate, formate da movimenti tettonici , mostrano una chiara liscivazione (cioè asportazione e alterazione di alcuni componenti la roccia ) intorno alla cavità,a vantaggio della crescita dei cristalli presenti in fessura (vedi foto sopra)

 

quartz crystals in agate Parte di una sezione di geode delle agate brasiliane. Sul calcedonio che è stato il primo a depositarsi si è cristallizzato il quarzo ,per esclusione selettiva ha sviluppato solo i cristalli orientati verso il centro . L'eccesso di ferro ha dato luogo alla formazione di goethite in aghetti color oro e al colore ametista. Area fotografata mm 55.

 

low-quartz in jasper

 Cavità rivestita di cristallini all'interno di un nodulo siliceo di sedimentazione .
Si nota l'impronta dell'ammonite. Gargano, Puglia.mm 75.


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