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Geology is the Way

Feldspato Alcalino

Monoclino, triclino

(K,Na)AlSi3O8

I feldspati alcalini sono allumosilicati di K e Na che rappresentano i principali costituenti di molte rocce ignee, sedimentarie e metamorfiche, nonché la maggior parte della crosta continentale ‘granitica’.

Struttura e chimismo
I feldspati alcalini sono tettosilicati caratterizzati da una rete di tetraedri (Si,Al)O4 uniti l’uno agli altri in tutte le direzioni. Questa rete di tetraedri è distorta da grossi siti cationici in cui possono entrare ioni ad elevato raggio di elementi alcalini (K+, Na+, e un po’ di Ca2+). Altri elementi che possono essere presenti in piccole quantità sono Fe2+, Fe3+, Ba, Ti, Mg, Sr, e Mn. I feldspati alcalini comprendono il K-feldspato (K[AlSi3O8]) e il Na-feldspato o albite (Na[AlSi3O8]). I K-feldspati sono caratterizzati da una struttura monoclina ad alta temperatura, con l’Al che sostituisce il Si in tutti i siti tetraedrici (detti T1o, T2o, T2m, e T1m). Questo K-feldspato, tipico delle rocce vulcaniche, è detto sanidino. I siti tetraedrici del K-feldspato non hanno esattamente le stesse dimensioni e, a basse temperature (T < 500 °C), l’Al – di raggio ionico più grande rispetto al Si – preferisce un sito specifico (T1o), dando origine ad una struttura triclina, il microclino. Questo fenomeno è noto come polimorfismo ordine-disordine, dal momento che la struttura del microclino è più ‘ordinata’. La transizione fra sanidino di alta temperatura e microclino di bassa temperatura avviene allo stato solido durante il raffreddamento delle rocce ignee e richiede tempi di raffreddamento lenti per permettere all’Al di diffondersi e riorganizzarsi all’interno del reticolo cristallino. Le rocce vulcaniche, che raffreddano rapidamente da alte temperature, preservano la struttura del sanidino. Al contrario, il microclino si ritrova nelle rocce plutoniche che si sono raffreddate molto lentamente. In rocce plutoniche che si sono raffreddate lentamente ma hanno raggiunto T < 500 °C troppo rapidamente, l’ordinamento rimane incompleto (con l’Al concentrato nei siti T1o e T1m): il feldspato alcalino pseudo-monoclino che ne risulta è detto ortoclasio. L’adularia è un altro feldspato alcalino monoclino parzialmente ordinato (come l’ortoclasio), che però si forma in vene idrotermali. Differentemente dall’ortoclasio, l’ordinamento dell’adularia avviene direttamente a bassa temperatura durante la crescita dei cristalli, il che produce una morfologia e delle proprietà ottiche differenti.
L’albite, il feldspato sodico, presenta un simile polimorfismo ordine-disordine fra l’albite di alta temperatura e l’albite di bassa temperatura. Tuttavia, entrambe sono tricline e la transizione tra le due strutture avviene molto più rapidamente che nel K-feldspato. Di conseguenza, le albiti di alta temperatura sono state sintetizzate sono in laboratorio e le albiti naturali sono tutte di bassa temperatura.

polimorfismo ordine-disordine

Polimorfismo ordine-disordine in feldspati alcalini. Al diminuire della temperatura, l’Al favorisce dei siti specifici del reticolo cristallino del feldspato, causando il cambiamento di struttura da monoclina a triclina (microclino).

Feldspato alcalino (microclino) da Virgem de Lapa, Minas Gerais, Brasile. Dimensioni: 18 x 21 x 8.5 cm. Foto di Robert M. Lavinsky, IRocks

Proprietà
Abito: prismatico, tabulare
Durezza: 6 – 6.5
Sfaldatura: {001}, {010} perfetta (due piani che si intersecano quasi a 90°)
Geminazione: geminati semplici Carlsbad ({hko}, solitamente {01o} piano di geminazione – [001] asse), Baveno ({021}/{0-21} piano di geminazione – [021]/[0-21] asse), Manebach ({001} piano di geminazione – [001] asse); geminati polisintetici Albite ({010} piano di geminazione – [010] asse), Periclino ({0kl} piano di geminazione – [010] asse)
Colore: incolore, bianco, rosa, rossastro, verde
Lucentezza: vitrea
Struscio: bianco
Alterazione: kaolinite, sericite
In sezione sottile…
α(α^a = 18° microclino, 5° ortoclasio e sanidino, 10° anortoclasio): 1.518-1.529
β(β^c = 18° microclino, 20° ortoclasio e anortoclasio; β//b sanidino): 1.522-1.533
γ(γ^b = 18° microclino, 5° anortoclasio; γ//b ortoclasio; γ^c = 20° sanidino): 1.522-1.539
2Vα: 0-103°
Colore: incolore
Birifrangenza (δ): 0.006 – 0.010 (grigio del prim’ordine)
Rilievo: basso, più basso del quarzo
Segno ottico: monoclini (-), triclini (- o +)
[Mindat]

I feldspati alcalini costituiscono una soluzione solida tra K-feldspato o ortose (Or) e albite (Ab), che rappresenta anche il termine sodico della serie dei plagioclasi. L’anortite (Ca[Al2Si2O8]; An) è presente in piccole quantità nei feldspati alcalini, di solito meno del 5% della soluzione solida e presente principalmente nei feldspati alcalini ricchi in sodio. La soluzione solida si basa sulla sostituzione, nella struttura del feldspato alcalino, di ioni con carica simile (K+ and Na+) ma raggio differente (K+ = 1.33 Å; Na+ = 0.97 Å). Di conseguenza, la soluzione solida completa tra K-feldspato e il Na-feldspato è possibile solo ad alta temperatura, dal momento che le strutture di alta temperatura hanno siti cationici più grandi. Inoltre, l’albite di altissima temperatura (monalbite) è monoclina, come il sanidino. A bassa temperatura (< 600-700 °C) la struttura dell’albite (triclina) è incompatibile con quella del K-feldspato (monoclino) e la soluzione solida completa non è possibile. Di conseguenza, nelle rocce in natura troviamo feldspati alcalini con composizioni ricche in K (sanidino, ortoclasio e microclino) e in sodio (anortoclasio, albite). Una variabilità chimica più grande in contenuto di Na e K si ritrova nel sanidino e nell’anortoclasio, dal momento che si ritrovano solo in rocce vulcaniche in cui il rapido raffreddamento permette di preservare composizioni di alta temperatura. Il sanidino è monoclino e ha composizione potassica (> Or37), mentre l’anortoclasio è triclino e mostra composizioni ricche in sodio (< Or37). Questo limite composizionale è stato determinato sperimentalmente, mentre in natura il sanidino tende ad essere ancora più potassico (> Or67). Nelle rocce plutoniche, l’ortoclasio e il microclino sono pressoché puri in K e l’albite si ritrova come parte della serie dei plagioclasi. Eventuali composizioni ibride contenenti K e Na si smescolano durante il lento raffreddamento delle rocce plutoniche, producendo molto comunemente pertiti (ovvero lamelle irregolari di Na-feldspato in K-feldspato) e antipertiti (smescolamenti di K-feldspato nel plagioclasio).

diagramma ternario dei feldspati

Diagramma ternario dei feldspati. I feldspati alcalini rappresentano una soluzione solida tra K-feldspato (Or) e Na-feldspato (Ab). La soluzione solida è caratterizzata da diversi polimorfi del feldspato alcalino stabili a differente temperatura e intervallo composizionale.

Geminazioni
I feldspati alcalini obbediscono a diverse leggi di geminazione, alcune caratterizzate dalla geminazione semplice tra due cristalli, altre da geminazione polisintetica, che coinvolge più cristalli. La geminazione Carlsbad avviene quando due cristalli sono accoppiati tramite una rotazione di 180 °C lungo il loro asse lungo (asse c): i geminati possono essere accoppiati lungo una faccia cristallina (geminato di contatto) o compenetrati l’uno con l’altro (geminato compenetrato). Altre leggi di geminazioni comuni includono la geminazione Baveno (rotazione di circa 45° lungo l’asse c) e Manebach (rotazione di 180° intorno all’asse corto o asse a). La geminazione polisintetica avviene solo nei feldspati alcalini triclini (ovvero microclino e anortoclasio). Le leggi di geminazione più comune sono le geminazioni Albite e Periclino: la prima è una rotazione di 180° perpendicolare all’asse intermedio (asse b), la seconda una rotazione di 180° parallela all’asse b. Nei feldspati triclini, queste due leggi di geminazione si sviluppano contemporaneamente e, dal momento che sono orientate a circa 90° l’una rispetto all’altra, producono la tipica estinzione a graticcio del microclino e dell’anortoclasio.

leggi di geminazione dei feldspati

Alcune leggi di geminazione comuni nei feldspati. Modificato da Deer et al. (2013).

geminazione Carlsbad

Geminazione Carlsbad compenetrata tra due cristalli di ortoclasio. West Maroon Pass Area, Pitkin County, Colorado, Stati Uniti. Foto di TVM auctions. Ex Collezione Norris.


Sopra: geminazione Carlsbad visibile nella morfologia esterna di megacristalli di feldspato alcalino (ortoclasio) nel monzogranito del Monte Capanne. Sant’Andrea, Isola d’Elba. [vedi post]

geminazione Carlsbad in feldspato alcalino

La geminazione Carlsbad può essere individuata in cristalli di feldspato alcalini sezionati o rotti come una superficie che separa due individui con orientazione cristallografica differente. Come mostrato sopra, la luce si riflette ad angoli differenti su ciascun geminato Carlsbad. Cristalli di ortoclasio nel granito del Monte Capanne, Sant’Andrea, Isola d’Elba. [vedi post]

Caratteristiche di terreno
I feldspati mostrano un tipico abito prismatico o tabulare piuttosto tozzo e non molto allungato. Il loro abito è ben visibile in rocce ignee vulcaniche e plutoniche, dove tendono ad essere euedrali o subedrali. I feldspati hanno due sistemi di sfaldatura che si intersecano a circa 90° e, per questo motivo, mostrano lucentezza vitrea su superfici di rottura, dal momento che tendono a rompersi lungo i piani di sfaldatura. La geminazione Carlsbad – comune nei feldspati alcalini – può essere identificata sul terreno come una superficie orientata circa parallelamente all’asse lungo del cristallo, che separa geminati con orientazione differente (ovvero che riflettono la luce ad angoli diversi). Tutti i feldspati hanno durezza intorno a 6 sulla scala di Mohs (più duri del metallo ma più deboli del quarzo). Sul terreno, il colore dei feldspati può essere utilizzato per distinguere il feldspato alcalino dal plagioclasio, seppur con qualche accorgimento. Entrambi possono essere bianchi, ma il feldspato alcalino tende ad essere più rosato (rosa chiaro fino a salmone), mentre il plagioclasio più bianco latte. La presenza, in una roccia, di feldspati di colore diverso, uno più biancastro, l’altro più rosato, è indizio della presenza sia di plagioclasio che di feldspato alcalino. Feldspato alcalino trasparente si trova nelle rocce vulcaniche (sanidino). L’ortoclasio e il microclino tendono ad essere opachi e spesso mostrano pertiti irregolari di colore differente. Il sanidino (trasparente) si distingue facilmente dal quarzo per la sua lucentezza vitrea, l’abito tabulare e la presenza di sfaldature. Il quarzo infatti mostra frattura concoide e non presenta sfaldature. Il feldspato alcalino verde (varietà amazzonite) si può trovare e può essere confuso con il plagioclasio calcico. In questo caso può essere d’aiuto individuare delle pertiti. Le rocce plutoniche possono contenere ortoclasio o microclino. Tuttavia, i due non possono essere distinti solo sulla base di osservazioni macroscopiche.

cristalli di feldspato alcalino

Esempi di cristalli di feldspato alcalino (ortoclasio o microclino). La maggior parte dei feldspati alcalini variano in colore tra bianco e rosso. Qui si notano anche fratture nette (piani di sfaldatura) e reti di pertiti intricate con colore leggermente diverso rispetto al cristallo che le ospita. I campioni sono larghi circa 4.5 – 5 cm. Foto di James St. John.

microclino

Cristallo di microclino rossastro. Le fratture verticali rossastre sono piani di sfaldatura. Le alternanze rosa chiaro/biancastro sono probabilmente pertiti. Dimensioni: 5.8 x 4.6 x 3.3cm. Montana, Stati Uniti. Foto di Robert M. Lavinsky.

fenocristallo di feldspato alcalino in monzogranito

Fenocristalli di feldspato alcalino (ortoclasio) in monzogranito. Notare l’abito tabulare tozzo. Sant’Andrea, Isola d’Elba.

cristallo di feldspato alcalino ortoclasio

Cristallo tabulare di feldspato alcalino (ortoclasio). Sant’Andrea, Isola d’Elba.

geminazione Carlsbad in feldspato alcalino

Cristallo di feldspato alcalino (ortoclasio) geminato in un monzogranito. Sant’Andrea, Isola d’Elba.


Sopra: traccia del piano di geminazione Carlsbad e dei piani di sfaldatura in un megacristallo di feldspato alcalino (ortoclasio) in monzogranito. Sant’Andrea, Isola d’Elba. [vedi post] Un dettaglio delle sfaldature è disponibile nella foto immediatamente qui sotto.

sfaldature in feldspato alcalino ortoclasio

Esempi di rocce a feldspato alcalino

Feldspati alcalini in sezione sottile
I feldspati alcalini sono incolori e mostrano rilievo molto basso a N//. A NX mostrano colori di interferenza del grigio del prim’ordine. Tutti i feldspati alcalini mostrano piani di sfaldatura che si intersecano a circa 90° nelle sezioni parallele all’asse c. I cristalli euedrali sono prismatici o tabulari, con sezioni prismatiche allungate e sezioni basali circa rettangolari o quadrate. I feldspati alcalini si alterano comunemente in fillosilicati (sericite, kaolinite), il che li fa apparire ‘sporchi’ al microscopio. Nelle rocce plutoniche e metamorfiche possono mostrare smescolamenti pertitici, ovvero lamine di albite nel feldspato alcalino che hanno estinzione e colore differenti rispetto al cristallo che le ospita. I feldspati alcalini possono essere confusi col quarzo (specialmente in aggregati a grana fine). Tuttavia hanno un rilievo più basso del quarzo. Le geminazioni sono molto comuni nei feldspati alcalini e il tipo di geminazioni rappresenta lo strumento principale per distinguerli al microscopio: il sanidino e l’ortoclasio mostrano unicamente geminazioni semplici tra due cristalli (più comunemente geminazione Carlsbad), che si sviluppa durante la loro crescita. L’anortoclasio e il microclino mostrano estinzione a graticcio, causata dalla presenza di geminazioni polisintetiche Albite e Microclino. Il microclino e l’anortoclasio sono molto simili ma il graticcio dell’anortoclasio è a grana più fine e ha orientazione differente. Ad ogni modo, il sanidino e l’anortoclasio sono confinati in rocce vulcaniche, mentre l’ortoclasio e il microclino si trovano in rocce plutoniche e metamorfiche. L’adularia è morfologicamente simile al microclino ma non mostra geminazioni a graticcio ed è caratterizzata da cristalli con estinzione variabile (estinzione ‘a zone’). I feldspati alcalini si distinguono facilmente dal plagioclasio, che mostra solo geminazioni Albite polisintetiche.

Sanidino
Il sanidino si trova solo in rocce vulcaniche. Forma cristalli tabulari o prismatici con geminazione Carlsbad molto comune.


Sopra: Cristalli di sanidino in una trachite. Notare il caratteristico abito prismatico e la geminazione Carlsbad. I piccoli cristalli prismatici nella pasta di fondo sono anch’essi di sanidino. (campo = 7mm). Foto di Alessandro da Mommio (alexstrekeisen.it)

sanidino geminato

Cristalli di sanidino in una trachite. Immagine a N// (Campo = 7mm). Foto di Alessandro da Mommio (alexstrekeisen.it).

Ortoclasio
L’ortoclasio è il feldspato alcalino parzialmente ordinato che si può trovare nelle rocce plutoniche e metamorfiche. Come il sanidino, ha abito prismatico e tabulare e mostra geminazione Carlsbad ben sviluppata. Mostra inoltre spesso pertiti, che appaiono come lamelle irregolari di albite all’interno dei cristalli di ortoclasio. 

Sopra: Cristallo di ortoclasio con geminzione Carlsbad (grigio scuro/grigio chiaro a NX) e smescolamenti pertitici (lamelle grigio chiaro di albite). Notare che l’ortoclasio è alterato in sericite marrone. (campo = 7 mm). Foto di Alessandro Da Mommio (alexstrekeisen.it).
Sopra: Dettaglio di pertiti all’interno di ortoclasio. L’ortoclasio è alterato in sericite. Le pertiti (costituite da albite) sono meno alterate dell’ortoclasio che le ospita (campo = 2 mm). Foto di Alessandro Da Mommio (alexstrekeisen.it).

ortoclasio in granito

Cristalli prismatici di ortoclasio con geminazione Carslbad (geminati grigio scuro/grigio chiaro) e pertiti (lamelle irregolari di colore chiaro). Strathbogie Granite, Australia. NX. Foto di Rockswhisperer.

Microclino
Il microclino è il feldspato alcalino completamente ordinato che si trova solo in rocce plutoniche e metamorfiche. Il microclino è facilmente riconoscibile per la caratteristica estinzione a graticcio. Smescolamenti pertitici sono inoltre comuni.

Sopra: Il microclino è facilmente riconoscibile tra i minerali che mostrano colori del grigio del prim’ordine a NX, grazie alla caratteristica estinzione a graticcio. Plagioclasio, biotite, microclino, e quarzo in un granito (campo = 7 mm). Foto di Alessandro Da Mommio (alexstrekeisen.it).

microclino geminato

Geminazione a graticcio nel microclino. Immagine a NX (campo = 2mm). Foto di Alessandro Da Mommio (alexstrekeisen.it).

microclino con pertiti

Smescolamenti pertitici (le bande grigie irregolari) in microclino con estinzione a graticcio. Immagine a NX (campo = 2mm). Foto di Alessandro Da Mommio (alexstrekeisen.it).

Anortoclasio
L’anortoclasio è un feldspato alcalino triclino che è facilmente riconoscibile per la sua estinzione a graticcio. Tale estinzione è a grana più fine rispetto al microclino. Inoltre, l’anortoclasio si trova solo in rocce vulcaniche ricche in Sodio.

anortoclasio

La presenza di grossi grani di feldspato con estinzione a graticcio in rocce vulcaniche è diagnostica dell’anortoclasio. Questa roccia è una trachite sodica. Immagine a NX (campo = 7 mm). Foto di Alessandro Da Mommio (alexstrekeisen.it).

anortoclasio

Anortoclasio (con estinzione a graticcio) in una trachite. Immagine a NX (campo = 7 mm). Foto di Alessandro Da Mommio (alexstrekeisen.it).

anortoclasio

Anortoclasio (con estinzione a graticcio) in una trachite. È visibile l’alterazione in sericite. CPL image (campo = 2mm). Foto di Alessandro Da Mommio (alexstrekeisen.it).

Adularia
L’adularia è il feldspato alcalino di bassa temperatura che si trova solo in vene, associato ad altri minerali idrotermali. La sua caratteristica primaria è la grande variabilità ottica, con cristalli che mostrano estinzione a bande o zone. 

adularia

Adularia in una vena idrotermale da Rio marina, Isola d’Elba (Italia). Immagine a NX (campo = 7mm). Foto di Alessandro Da Mommio (alexstrekeisen.it).

adularia

Adularia in una vena idrotermale da Rio marina, Isola d’Elba (Italia). Immagine a NX (campo = 7mm). Foto di Alessandro Da Mommio (alexstrekeisen.it).

Ritrovamento
I feldspati alcalini sono componenti fondamentali di molte rocce ignee acide come graniti, sieniti, granodioriti e le loro controparti vulcaniche. Sono anche molto comuni nelle pegmatiti e in altre rocce idrotermali (es: adularia). Le rocce vulcaniche acide tipicamente contengono sanidino o anortoclasio, mentre le rocce intrusive comunemente mostrano grossi cristalli di microclino od ortoclasio. I feldspati alcalini sono presenti anche in rocce a feldspatoidi (es: monzosieniti, foidoliti) e nella pasta di fondo di alcune rocce basiche ricche in elementi alcalini. I feldspati alcalini sono relativamente resistenti all’alterazione e, per questo motivo, rappresentano costituenti comuni di rocce sedimentarie detritiche come le arenarie. Nelle rocce metamorfiche si ritrovano come granuli detritici (specialmente in sedimenti di basso grado) o come minerali metamorfici. La reazione metamorfica più comune che produce feldspato alcalino è la deidratazione di fillosilicati a K come la mica bianca e la biotite in rocce metamorfiche di facies anfibolitica e granulitica. La fusione parziale di metasedimenti in migmatiti può anch’essa formare feldspati alcalini (sia da reazioni metamorfiche che per cristallizzazione del fuso). Nelle rocce metamorfiche, il feldspato alcalino subisce le stesse trasformazioni di fase che avvengono nelle rocce ignee, con il microclino stabile a bassa temperatura (T < 450 °C) e il sanidino ad alte temperature. Questo è stato usato da alcuni ricercatori come indice del grado metamorfico (isograda microclino-sanidino). Durante l’esumazione, il sanidino di alta temperatura dovrebbe trasformarsi in microclino ma questo cambiamento di fase da una struttura monoclina ad una triclina è energeticamente sfavorito e i feldspati di alta temperatura in rocce metamorfiche si ritrovano come ortoclasio.

Riferimenti bibliografici
Brown, W. L., & Parsons, I. (1989). Alkali feldspars: ordering rates, phase transformations and behaviour diagrams for igneous rocks. Mineralogical Magazine53(369), 25-42.
Hovis, G. L. (1986). Behavior of alkali feldspars; crystallographic properties and characterization of composition and Al-Si distribution. American Mineralogist71(7-8), 869-890.
Mora, C. I., & Valley, J. W. (1985). Ternary feldspar thermometry in granulites from the Oaxacan Complex, Mexico. Contributions to Mineralogy and Petrology89(2-3), 215-225.
Parsons, I., Fitz Gerald, J. D., & Lee, M. R. (2015). Routine characterization and interpretation of complex alkali feldspar intergrowths. American Mineralogist100(5-6), 1277-1303.
Schairer, J. T. (1950). The alkali-feldspar join in the system NaAlSiO4-KAlSiO4-SiO2. The Journal of Geology58(5), 512-517.
Smith, P., & Parsons, I. (1974). The alkali-feldspar solvus at 1 kilobar water-vapour pressure. Mineralogical Magazine39(307), 747-767.

        

Risorse in Italiano
Alexstrekeisen.it – Feldspati alcalini (plutoniche)
Alexstrekeisen.it – Feldspati alcalini (vulcaniche)
Glauco Gottardi – I minerali
Klein – Mineralogia
Klein & Philpotts – Mineralogia & Petrografia
Peccerillo & Perugini – Introduzione alla petrografia ottica

en_US English
Proprietà dei Minerali
Minerali

 

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