Minerali

Un frammento di granito di Peterhead è un mosaico di tre minerali: feldspato rosa, quarzo grigio dall’aspetto vetroso e mica biotite nera.

Prendi un ciottolo di granito e osservalo da vicino. Non è un unico materiale, ma un insieme di granuli incastrati fra loro, ognuno con il proprio colore e la propria lucentezza. Il British Geological Survey descrive un granito di Peterhead, in Scozia: i granuli rosati sono feldspato, quelli grigi e vetrosi sono quarzo e quelli neri sono mica biotite. Ciascuno è un minerale. Il granito, cioè l’intera miscela, è una roccia.

Che cosa è un minerale

L’USGS definisce un minerale come un elemento o composto inorganico presente in natura, dotato di una struttura interna ordinata e di composizione chimica, forma cristallina e proprietà fisiche caratteristiche. Ogni parte della definizione esclude qualcosa. L’acciaio e il vetro delle finestre sono prodotti dall’uomo, quindi non sono minerali. Il vetro, inoltre, non ha una struttura interna ordinata. Lo zucchero ha una formula precisa e forma cristalli, ma è prodotto dalle piante, quindi è organico. Il quarzo, SiO₂, soddisfa tutti i criteri: si forma in natura, i suoi atomi sono disposti secondo uno schema ripetuto e ogni campione ha la stessa composizione.

Una roccia, secondo la definizione dell’USGS, è un aggregato di uno o più minerali. Fra i minerali comuni ci sono quarzo, feldspato, mica, anfibolo, olivina e calcite; fra le rocce comuni, granito, basalto, calcare e arenaria. Gli stessi minerali possono comparire in rocce molto diverse. L’arenaria può contenere quarzo, feldspato e mica proprio come il granito, ma nell’arenaria sono granuli consumati e cementati fra loro, mentre nel granito sono cristalli cresciuti gli uni a contatto con gli altri durante il raffreddamento della roccia fusa. Il modo in cui i minerali sono uniti rivela come si è formata la roccia.

Perché i silicati come il quarzo e il feldspato sono così comuni? Basta guardare di che cosa è fatta la crosta. Considerando insieme la crosta terrestre e l’atmosfera, l’ossigeno costituisce circa il 49% della massa e il silicio circa il 26% (OpenStax). Il quarzo, l’esempio più semplice, è formato soltanto da silicio e ossigeno, SiO₂.

Prove di durezza

I geologi identificano i minerali attraverso le loro proprietà: colore, lucentezza, forma delle superfici di rottura e durezza. Qui la durezza indica la resistenza alla scalfittura. Un minerale più duro scalfisce uno più tenero, mai il contrario. All’inizio degli anni 1800 il mineralogista tedesco Friedrich Mohs scelse dieci minerali e li ordinò da 1 a 10. La durezza veniva confrontata già molto prima; il National Park Service ricorda che Teofrasto ne parlò nel trattato Sulle pietre intorno al 300 a.C.

Per esaminare un campione, prova a scalfirlo con qualcosa di durezza nota, poi fai la prova inversa. Se un chiodo d’acciaio scalfisce il minerale ma una moneta di rame no, la sua durezza è compresa fra 3 e 4. Esegui la prova su una superficie fresca e pulita del minerale e prova in entrambe le direzioni quando i due materiali hanno durezza simile.

I numeri indicano soltanto un ordine, non intervalli uguali. Il bollettino USGS sulle gemme sottolinea che il diamante, al grado 10, è molte volte più duro del corindone, al grado 9; il corindone gli è accanto solo perché nessun materiale naturale gli si avvicina di più. Lo stesso bollettino dà una regola pratica: molta polvere comune è quarzo, di durezza 7, quindi una gemma indossata ogni giorno dovrebbe essere più dura del quarzo, altrimenti perderà lentamente la lucidatura.