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Geology is the Way

Cordierite

Ortorombico (pseudo-esagonale)

(Mg,Fe)2Si5Al4O18•nH2O

La cordierite è un alluminosilicato magnesiaco contenente acqua che si ritrova prevalentemente in rocce metamorfiche metapelitiche di alta temperatura ed è presente anche in alcuni graniti e rioliti ricchi in Al. La cordierite è stata battezzata in onore del geologo e ingegnere minerario francese Pierre Louis Antoine Cordier (1777 – 1861), che descrisse per primo questo minerale. 

Struttura e chimica
La cordierite è il termine ricco in magnesio della serie cordierite [(Mg,Fe)2Si5Al4O18] – sekaninaite [(Fe,Mg)2Si5Al4O18] e il polimorfo di bassa temperatura dell'indialite, un minerale esagonale stabile oltre i 1450 °C che è molto raro in natura. La struttura della cordierite è costituita da tetraedri Al e Si organizzati in anelli Al2Si4O18 , orientati parallelamente al piano basale (001). In teorie, questa struttura è simile a quella dei ciclosilicati (come la tormalina). Tuttavia, nella cordierite, gli anelli tetraedrici sono legati lateralmente e verticalmente da tetraedri Si ed Al addizionali, che rendono la cordierite un tettosilicato. Nella cordierite (ortorombica), l'Al e la Si hanno una preferenza per siti distinti, mentre nell'indialite (esagonale), il Si e l'Al si possono sostituire l'un l'altro nei siti tetraedrici. La struttura esagonale dell'indialite è isostrutturale con quella del berillo [Al2Be3Si6O18]. Ad ogni modo, la deviazione della cordierite da una struttura esagonale è minima e la cordierite è di fatto un minerale pseudo-esagonale. Nella struttura della cordierite, ciascun 'anello' tetraedrico è circondato da 6 siti ottaedrici che contengono Mg e Fe2+. Questa struttura (mostrata qui sotto), si ripete lungo l'asse c, andando a produrre grossi canali centrati sugli anelli tetraedrici, i quali contengono acqua strutturale (H2O) e comunemente anche elementi alcalini (K, Na, Ca) e CO2. La sostituzione di Mg per Fe2+ è continua nel sito ottaedrico ma le cordieriti naturali sono comunemente ricche in Mg. In aggiunta, il Fe2+ (e persino il Fe3+) può sostituire in parte il Si e l'Al nei siti tetraedrici. Il Mn è pure comunemente presente nei siti ottaedrici.

cordierite crystal structure

Schema che mostra la struttura cristallina della cordierite, vista lungo il suo piano basale (001). Modificato da Deer et al. (1992).

cordierite

Cordierite circondata da muscovite e biotite in uno scisto. NX. Larghezza: 3 mm. Scisti del Calamita, Isola d'Elba, Italia.

Proprietà
Abito: tabulare, prismatico
Durezza: 7
Densità: 2.5 – 2.8 g/cm3
Sfaldatura: {100} moderata, {001} e {010} scarsa
Geminazione: {110}, {310} semplice, lamellare e ciclica, comune
Colore: blu verdastro fino a blu scuro, violetto, lilla
Lucentezza: grassa, vitrea
Struscio: bianco
Alterazione: misture di fillosilicati (pinite), sericite, clorite
In sezione sottile...
α(//c): 1.527-1.560
β(//b): 1.532-1.574
γ(//a): 1.537-1.578
2Vα: 35-106°
Colore: incolore fino a blu molto chiaro
Pleocroismo: visibile solo in sezioni spesse, α
giallo chiaro/verde, β violetto/blu violaceo, γ blu pallido
Birifrangenza (δ): 0.008-0.018 (grigio/giallo del prim'ordine)
Rilievo: basso, simile al quarzo
Segno ottico: + o -
[Mindat]

cordierite crystal habit

Schema di un cristallo di cordierite che mostra l'orientazione degli assi cristallografici, degli indici di rifrazione e dei piani di sfaldatura, Modificato da Optical Mineralogy: Principles and Practice.

Caratteristiche di terreno
La cordierite è un minerale indice di metamorfismo di bassa pressione/alta temperatura che si ritrova comunemente in metapeliti e metarenarie di aureole di contatto e rocce metamorfiche regionali di facies anfibolitica e granulitica. In secondo luogo, la cordierite è anche il prodotto di cristallizzazione di magmi peralluminosi che può essere trovata in rocce granitiche/riolitiche e prodotti associati (es. pegmatiti). La cordierite è idealmente un minerale trasparente con una colorazione dal blu al lilla/violetto, ma si ritrova generalmente alterata e ricca in inclusioni (specialmente in rocce metamorfiche). Di conseguenza, appare comunemente opaca con un colore spento sul bianco, grigio, giallo o nero. Per lo stesso motivo, benché la cordierite sia sulla carta un minerale 'duro' (durezza: 7), è difficile testare la sua durezza perché cristalli alterati si rigano facilmente. La cordierite mostra un singolo sistema di piani di sfaldatura moderatamente sviluppato. Solo in casi eccezionali è possibile riconoscere sul terreno la tipica zonatura a settori della cordierite, caratterizzata da associazioni esagonali o a stella a sei punte di 3 o 6 cristalli. Nella maggior parte dei casi, la corretta identificazione della cordierite richiede una sezione sottile.

cordierite gem

Cordierite cristallina trasparente con colore blu lilla. Questi colori sono raramente visibili nella maggior parte delle cordieriti per via della facilità con cui si alterano in fillosilicati (pinite). Adachi, Kawasaki, Prefettuara di Miyagi, Giappone. Foto © Nishio Hamane.

twinned cordierite

Cordierite con geminazione a settori, commercialmente nota come 'pietra fiore di ciliegio' (sakura) in un hornfels. La cordierite è stata alterata in sericite a grana fine e adesso appare di un colore spento sul bianco/grigio. Mikata, Honshu, Giappone. Foto © James St. John.

cordierite schist

Cristalli bianchi di cordierite alterata (pinitizzata) in uno scisto termometamorfosato. Larghezza: circa 3 cm. Monte Arco, Isola d'Elba, Italia.

cordierite spotted schist

Gli scisti macchiettati sono rocce metamorfiche comuni nelle aureole di contatto. Le 'macchie' altro non sono che cristalli di cordierite sostituita da fillosilicati a grana fine (pinite). Spiaggia di Norsi, Isola d'Elba, Italia.

La cordierite in sezione sottile
La cordierite è trasparente a N// e mostra colori di interferenza dal grigio al giallo a NX, simili a quelli del quarzo e dei feldspati. I cristalli di cordierite sono spesso quasi equidimensionali e non troppo allungati lungo l'asse c. Si ritrovano inoltre comunemente come grani anedrali arrotondati, specialmente in rocce metamorfiche. I cristalli di cordierite possono mostrare geminazione semplice, polisintetica o ciclica (combinazioni di 3 o 6 cristalli geminati ad angoli di 60° o 120°). La cordierite non geminata e non alterata somiglia al quarzo, dal momento che mostra rilievo e colori di interferenza pressoché identici: i due minerali possono essere distinti in base all'allungamento (quarzo: allungamento negativo; cordierite; allungamento positivo), nel caso in cui siano disponibili dei cristalli euedrali ed allungati. Più comunemente, la cordierite presenta un certo grado di alterazione in sericite, clorite ed altri fillosilicati, contiene piccole inclusioni di minerali opachi e mostra delle geminazioni. Di conseguenza, può essere scambiata per albite, quando mostra geminazioni semplici, o plagioclasio, quando mostra geminazioni polisintetiche. La presenza di geminati ciclici che si intersecano a 60° o 120° è diagnostica (i geminati albite - periclino del plagioclasio sono orientati a 90° gli uni rispetto agli altri). Tuttavia, questi geminati non sono sempre presenti e può essere necessario analizzare il minerale o usare sezioni spesse per evidenziarne il pleocroismo. Altre caratteristiche della cordierite sono (1) il tipico aspetto sporco dovuto a inclusioni di opachi, (2) la presenza di aloni pleocroici attorno a inclusioni di zirconi (come nella biotite) e (3) la presenza di un singolo sistema di piani di sfaldatura (il plagioclasio ne ha 2). La cordierite è un minerale ferromagnesiaco e, come tale, è spesso trovato associato a o alterato in clorite in rocce metamorfiche. L'alterazione della cordierite è unica e diagnostica: pinite, una mistura a grana fine di sericite, clorite e serpentino, che mostra colorazioni distintive giallastre, verdastre e persino bluastre.

CPL
CPL
NX
PPL
N//

Gruppo di cristalli di cordierite associati a biotite e muscovite in uno scisto termometamorfosato. Larghezza: 3 mm. Scisti del Calamita, Isola d'Elba, Italia.

CPL + λ
CPL + λ
CPL + λ
CPL
NX
PPL
N//

Cristallo allungato di cordierite con inclusioni di ossidi opachi circondato da muscovite e biotite. La lamina ausiliaria (λ) evidenzia l'allungamento negativo della cordierite. Notare la presenza di una frattura riempita da clorite di colore blu di Prussia. Larghezza: 3 mm. Scisti del Calamita, Isola d'Elba, Italia.

Geminazioni nella cordierite

CPL
CPL
NX
PPL
N//

Cordierite con geminazione semplice. In questo caso, la cordierite può essere scambiata per albite. Larghezza: 1 mm. Scisti del Calamita, Isola d'Elba, Italia.

Cordierite

La geminazione polisintetica può portare a confondere la cordierite per plagioclasio. Tuttavia, notare l'associazione con biotite e clorite (minerali ferromagnesiaci) e l'alterazione in clorite. NX. Larghezza: 1 mm. Scisti del Calamita, Isola d'Elba, Italia.

cyclical twinning in cordierite

Cordierite che mostra una geminazione ciclica molto ben sviluppata. NX. Larghezza: 1 mm. Riolite di San Vincenzo, Toscana, Italia. Foto © Alessandro Da Mommio/Alexstrekeisen.

cyclical twinning in cordierite

Un altro esempio di geminazione ciclica in cordierite. NX + λ. Larghezza: 1 mm. Riolite di San Vincenzo, Toscana, Italia. Foto © Alessandro Da Mommio/Alexstrekeisen.

cordierite hornfels

Blasto di cordierite con geminazione ciclica in un hornfels. NX. Larghezza: 2 mm. Monte Linas, Sardegna, Italia. Foto © Alessandro Da Mommio/Alexstrekeisen.

Alterazione della cordierite

CPL
CPL
NX
PPL
N//

Cordierite alterata in clorite lungo fratture. L'alterazione in clorite è possibile perché sia la cordierite che la clorite sono minerali ferromagnesiaci. Questo tipo di alterazione non avviene attorno all'albite e al plagioclasio. Larghezza: 1 mm. Scisti del Calamita, Isola d'Elba, Italia.

CPL
CPL
NX
PPL
N//

La tipica alterazione della cordierite che produce la caratteristica pinite giallastra/verdastra. L'alterazione della cordierite è comune per via della presenza di grossi canali nella struttura del minerale che permettono il movimento di cationi ed acqua facilitando reazioni metamorfiche e l'alterazione. Scisto milonitico. Larghezza: 1 mm. Scisti del Calamita, Isola d'Elba, Italia.

Esempi di rocce a cordierite

Scisto a cordierite
Questo scisto a cordierite si è formato a seguito di metamorfismo di contatto di rocce scistose nell'aureola termometamorfica di un'intrusione monzogranitica. Le temperature stimate sono nell'ordine dei 500-700 °C.
Campione: scisto a cordierite
Associazione mineralogica: cordierite, biotite, muscovite, quarzo, clorite (retrograda), ilmenite, rutilo, apatite, zircone, monazite, tormalina
Località: Spiaggia del Remaiolo, Calamita, Isola d’Elba, Italia

Scisto a cordierite e clorite
La clorite è un prodotto comune di alterazione e metamorfismo retrogrado della cordierite. I grani di cordierite in questo scisto sono parzialmente sostituiti da clorite lungo i loro contorni e in fratture.
Campione: scisto a cordierite e clorite
Associazione mineralogica: cordierite, clorite (retrograda), biotite, muscovite, quarzo, ilmenite, rutilo, apatite, zircone, monazite, tormalina
Località: Spiaggia del Remaiolo, Calamita, Isola d’Elba, Italia

Grani di cordierite
Dettaglio dei porfiroblasti di cordierite presente negli scisti mostrati nelle gallerie precedenti.

Milonite con cordierite pinitizzata
La cordierite è molto suscettibile alla deformazione in presenza di fluidi. In questa milonite, la cordierite si è alterata in pinite ed è stata deformata in fish di cordierite allungati.
Campione: milonite a cordierite
Associazione mineralogica: cordierite (pinite), biotite, muscovite (sericite), clorite, quarzo, ilmenite, rutilo, zircone, apatite, monazite
Località: Capanne di Gustavo, Calamita, Isola d’Elba, Italia

Ritrovamento
La cordierite si ritrova in natura in due ambienti principali: (1) rocce metamorfiche metapelitiche/metapsammitiche di alta temperatura e bassa/media pressione e (2) rocce ignee granitiche peralluminose. In aureole di contatto e rocce metamorfiche regionali, la cordierite si forma in condizioni da facies anfibolitica a granulitica a seguito della destabilizzazione della cloritee può coesistere con andalusite, cianite, granato, muscovite, biotite, K-feldspato, plagioclasio, sillimanite e pirosseno. Il Granato può coesistere con la cordierite perlopiù in paragenesi di media pressione. La cordierite è stabile fino a temperature molto elevate in migmatiti e rocce di facies granulitica, dove si può trovare assieme ad ortopirosseno, corindone, spinello, saffirina ed osumilite. La cordierite viene progressivamente destabilizzata verso pressioni più elevate, dove paragenesi a staurolitee granato sono più comuni.
La cordierite si trova anche in rocce ignee peralluminose e in pegmatiti. Per esempio, i cristalli ignei di cordierite mostrati in questa pagina provengono dalla riolite peralluminosa di San Vincenzo (Toscana, Italia). In molti graniti, la cordierite può essere presente sia come prodotto di cristallizzazione diretta dal magma che come prodotto del metamorfismo di contatto di xenoliti metapelitici all'interno del magma. L'incorporazione di materiale metapelitico durante l'ascesa del magma è infatti un meccanismo che viene citato comunemente per spiegare la presenza di cordierite in alcune noriti.

Bibliografia
Gibbs, G. V. (1966). The polymorphism of cordierite I: The crystal structure of low cordierite. American Mineralogist: Journal of Earth and Planetary Materials, 51(7), 1068-1087.
Holdaway, M. J., & Lee, S. M. (1977). Fe-Mg cordierite stability in high-grade pelitic rocks based on experimental, theoretical, and natural observations. Contributions to Mineralogy and Petrology63(2), 175-198.
Miyashiro, A. (1957). Cordierite-indialite relations. American Journal of Science255(1), 43-62.
Ogiermann, J. C. (2002). Cordierite and its retrograde breakdown products as monitors of fluid-rock interaction during retrograde path metamorphism: case studies in the Schwarzwald and the Bayerische Wald (Variscan belt, Germany) (Doctoral dissertation).

        

Le informazioni mostrate su questa pagina sono tratte da Introduction to the Rock-Forming Minerals e Optical Mineralogy: Principles and Practice.

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