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Geology is the Way

Granato

Cubico

X3Y2Si3O12

Il granato è un minerale comune del gruppo dei silicati che si ritrova in molte rocce metamorfiche ed è presente come accessorio in rocce ignee e come minerale detritico in rocce sedimentarie. Il nome ‘granato’ si origina dal Latino granatus, un possibile riferimento alla somiglianza tra questo minerale e i semi di pomum granatum (melograno), dal momento che molti membri del gruppo del granato appaiono rossi e cristallizzano con il distintivo abito dodecaedrico a facce rombiche (che ricorda piccoli, 'semini' equidimensionali).

Struttura e chimica
I granati sono un gruppo di nesosilicati con formula generale X3Y2Si3O12La loro struttura contiene una serie di tetraedri SiO4 (blu nell'immagine qui sotto) e ottaedri YO6 (viola nell'immagine sotto) impilati che circondano cubi distorti con 8 ossigeni sui vertici che contengono i cationi X – il sito più grande nei granati (sfere di colore azzurro nell'immagine).

Garnet crystal structure
Vista 3D della struttura cristallina del granato (piropo). Tetraedri blu: Si (sito Z). Ottaedri viola: sito Y. Le sfere azzurre rappresentano i cationi X (i cubi distorti non sono mostrati per una rappresentazione più semplice). Immagine di Joe Smyth tramite ruby.colorado.

Questi siti contengono sei elementi maggiori (Mg, Al, Fe, Mn, Ca, Cr) che vanno a definire i principali termini delle serie dei granati, che sono:

Piropo: Mg3Al2Si3O12
Almandino: Fe3Al2Si3O12
Spessartina: Mn3Al2Si3O12
Grossularia: Ca3Al2Si3O12
Andradite: Ca3(Fe3+)2Si3O12
Uvarovite: Ca3Cr2Si3O12

Granato var. andradite da Antetezambato, Provincia di Antsiranana, Madagascar. Foto © Robert M. Lavinsky, IRocks.

Proprietà
Abito: dodecaedro rombico, trapezoedro
Durezza: 6 – 7.5
Densità: 3.58 – 4.32 g/cm3
Sfaldatura: assente, {110} partizione rara
Geminazione: geminazione a settori complessa
Colore: rosso, bruno, nero, verde, giallo, rosa o bianco
Lucentezza: vitrea, resinosa
Struscio: bianco
Alterazione: clorite, serpentino, talco
In sezione sottile...
Indice di rifrazione (n): 1.675-1.887
Colore: incolore fino a rosato, giallo e bruno
Pleocroismo: assente
Birifrangenza (δ): 0.00 sempre estinto (isotropo), birifrangenza debole molto rara
Rilievo: alto
[Mindat]

Questi sei tipi di granato sono raggruppati in due serie principali, a seconda del contenuto dei siti X e Y: PirAlSpite (piropo, almandino e spessartina) e UGrAndite (uvarovite, grossularia, eradite). La soluzione solida è completa tra membri della stessa serie e solo parziale tra granati della serie piralspite e quelli della serie ugrandite, poiché il raggio ionico del Ca2+ è più grande di quello del Mg2+, Mn2+e Fe2+e può essere accomodato in una struttura differente, dai siti X più grandi. Composizioni pure, vicino agli end-member della serie, sono rare in natura e la maggior parte dei granati contiene proporzioni apprezzabili di tre o quattro componenti.
Si possono avere altre importanti sostituzioni nel gruppo dei granati. La knorringite [Mg3Cr2Si3O12] si può ritrovate come componente dei granati kimberlitici e molti granati presentano un certo livello di sostituzione di Si per P e (Al, Fe3+) per Ti, che può essere bilanciata dalla sostituzione contemporanea di Si per Al. I granati possono inoltre incorporare ittrio (Y) e altre Terre Rare. Questo permette di datare il momento di formazione del granato con tecniche come la datazione radiometrica Lu-Hf, che utilizza il sistema di decadimento radioattivo del lutezio-176 in hafnio-176. Altri elementi che sono stati riportati all'interno dei granati sono il vanadio (V) e lo zirconio (Zr).
SiO2 può essere sostituita da H2O nella struttura del granato: questa sostituzione produce idrogranati, come la relativamente comune

Idrogrossularia Ca3(Fe3+,Ti)2(SiO4)1-x(OH)4x

che forma una soluzione solida con la grossularia.

garnet classification diagram
Schema che illustra la variabilità chimica dei membri più comuni del gruppo del granato. © Lina Jakaite tramite strike-dip.com.

Caratteristiche di terreno

garnet crystal morphology
Abiti comunemente osservati nei cristalli di granato (modificato da Goldschmidt, 1918)

Il granato produce caratteristici cristalli equidimensionali con abito dodecaedrico o trapezoedrico, comunemente dal colore rossastro o bruno. Sezioni in affioramento mostrano forme a 6 lati (all’incirca esagonali) fino a 4 e 8 lati. I cristalli possono presentare frattura concoide e la sfaldatura è assente o molto rara. Il granato è relativamente duro e generalmente più resistente allo struscio del metallo. Ha una lucentezza vitrea, ben visibile sulle superfici di frattura.

garnet schist
Il granato è relativamente comune in rocce metapelitiche che hanno subìto metamorfismo orogenico, sebbene siano raramente così grandi. In questo esempio, i cristalli di granato mostrano colorazioni sul rosso scuro e una forma equidimensionale dalle caratteristiche sezioni a 6 e 8 lati. Micascisto a granato da Syros, Grecia. Foto © Graeme Churchard.
garnet mica schist
Granati almandino un un micascisto, Tirolo Settentrionale, Austria. Foto © Didier Descouens.
garnet mylonite
Gneiss milonitico con porfiroblasti di granato (rosso) e plagioclasio (bianco). Le bande più scure contengono fillosilicati. Otrøy, Western Gneiss Region, Norvegia. Foto © Woudloper.
garnet biotite skarn
Roccia metasomatica archeana a granato (rosso) e biotite (nera). 3.8 cm di larghezza. Beartooth Mountains, Montana meridionale, Stati Uniti. Foto © James St. John.

Granato in sezione sottile
L’identificazione del granato in sezione sottile è generalmente semplice, grazie alle sue caratteristiche uniche. Esso mostra una rilievo molto alto a N// ed appare sempre estinto a NX. Alcune varietà (es: idrogrossularia) possono mostrare una birifrangenza molto debole. I colori sono poco pronunciati in sezione sottile e variano da trasparente fino a rosa pallido a giallastro (grossularia), marrone (andradite), e verde (serie ugrandite). In confronto allo spinello, i colori del granato sono molto più deboli. I cristalli sono comunemente euedrali e mostrano sezioni a 6 lati e frattura concoide. 

CPL
CPL
NX
PPL
N//
Grosso cristallo di granato in un paragneiss, fratturato e parzialmente sostituito da fillosilicati dai colori giallo-bruni. Larghezza: 10 mm. Valle del Posada, Sardegna NE, Italia.

CPL
CPL
NX
PPL
N//
Cristalli di granato in un livello ricco in quarzo in un micascisto. Notare il rilievo molto alto in confronto al circostante quarzo (grigio). Larghezza: 5 mm. Valle del Posada, Sardegna NE, Italia.

CPL
CPL
NX
PPL
N//
Cristalli di granato con ombre di pressione asimmetriche circondati da mica bianca (alti colori di interferenza) in un paragneiss milonitico. Larghezza: 5 mm. Valle del Posada, Sardegna NE, Italia.

Esempi di rocce a granato

Granato da una zona metamorfica Barroviana (Sardegna NE)
Granato prodotto da metamorfismo di medio grado in facies anfibolitica.
Campioni: micascisti, paragneiss
Zone metamorfiche: granato + albite; granato + oligoclasio; granato + staurolite.
Altri minerali: muscovite, clorite, biotite, quarzo, ilmenite, ematite, rutilo.
Località: Valle del Posada (Sardegna NE, Italia).

Ritrovamento
I granati sono relativamente comuni nelle rocce metamorfiche e molto rari in quelle ignee. Tuttavia, in situazioni speciali si possono trovare in rocce plutoniche e vulcaniche. Composizioni ricche in piropo possono contenere Al e Mg in rocce ultrabasiche, come kimberliti e peridotiti, e si possono originare dal metamorfismo di rocce basiche, come nel caso di rocce eclogitiche. L’almandino è il tipico prodotto del metamorfismo regionale e di contatto di metapeliti, che in genere hanno un alto contenuto di Al e Fe rispetto al Mg. In queste rocce si può trovare associato a mica bianca, biotite, clorite, staurolite, o silicati di Al. Composizioni da almandino a piropo si ritrovano in rocce granulitiche e scisti blu. Anche rocce granitoidi ricche in Al possono -molto molto raramente- contenere granati di composizione almandino. La spessartina è poco comune nelle rocce e presente perlopiù come componente nella soluzione solida. Tuttavia, si può ritrovare in alcune rocce metasomatiche come skarn e altre mineralizzazioni. Granati calcici come la grossularia e l’andradite si possono ritrovare in rocce carbonatiche metamorfosate o metasomatizzate, in vescicole all’interno di rocce basaltiche, e qualche volta pure nelle pegmatiti. Questi granati si possono ritrovare associati ad altri silicati di Ca come vesuviana, diopside o wollastonite. L’uvarovite è molto rara e si ritrova solo in rocce ricche in Cr come serpentiniti metamorfosate o alcuni skarn, dove si origina per metasomatismo da Cr di calcari. L’idrogrossularia si può ritrovare in rocce mafiche alterate o marne metamorfosate. Tutti i granati possono essere rinvenuti anche in rocce sedimentarie come minerali detritici.

Bibliografia
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Cesare, B., Nestola, F., Johnson, T., Mugnaioli, E., Della Ventura, G., Peruzzo, L., … & Erickson, T. (2019). Garnet, the archetypal cubic mineral, grows tetragonal. Scientific reports9(1), 1-13.
Duchêne, S., Blichert-Toft, J., Luais, B., Télouk, P., Lardeaux, J. M., & Albarède, F. (1997). The Lu–Hf dating of garnets and the ages of the Alpine high-pressure metamorphism. Nature387(6633), 586-589.
Grew, E. S., Locock, A. J., Mills, S. J., Galuskina, I. O., Galuskin, E. V., & Hålenius, U. (2013). Nomenclature of the garnet supergroup. American Mineralogist98(4), 785-811.
Novak, G. A., & Gibbs, G. V. (1971). The crystal chemistry of the silicate garnets. American Mineralogist: Journal of Earth and Planetary Materials56(5-6), 791-825.

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