Vai al contenuto

Geology is the Way

Tormalina

Trigonale

XY3Z6Si6O18(BO3)3(O,OH)3(O,OH,F)

Il gruppo della tormalina è una famiglia di ciclosilicati di alluminio contenenti boro ed elementi alcalini (Na, Ca e persino Li), Fe e Mg. Membri di spicco del gruppo della tormalina includono l'elbaite, la schorlite e la dravite, i quali costituiscono accessori comuni nelle rocce ignee e metamorfiche (specialmente in pegmatiti) e sono altamente apprezzati come gemme, per la loro bellezza ed elevata durezza (7 sulla scala di Mohs). 'Tourmali' è una parola singalese che veniva usata per descrivere delle gemme colorate provenienti dallo Sri Lanka (Ceylon), che erano ritenute essere zirconi durante il colonialismo. Quando alcuni di questi cosidetti 'zirconi' arrivarono in Olanda, fu scoperto che si trattava di un nuovo minerale, che fu infine battezzato 'tourmalin' e 'tourmaline' da Rinnmann (1766) e Richard Kirwan (1794).

Struttura e chimica
La tormalina è caratterizzata dalla formula generale XY3Z6Si6O18(BO3)3(O,OH)3(O,OH,F). Il Si occupa siti tetraedrici che sono organizzati in anelli ditetraedrici con formula generale Si6O18 che giacciono sul piano basale della tormalina (0001) e hanno i loro vertici che puntano tutti quanti nella stessa direzione, parallelamente all'asse-c. I siti Y e Z sono ottaedri coordinati da ioni O, OH ed F e sono anch'essi organizzati in strutture ditrigonali in cui i siti Y formano un anello interno di 3 ottaedri che condividono uno spigolo e i siti Z costituiscono un anello esterno di 6 ottaedri che condividono uno spigolo con gli ottaedri Y. Il sito anionico (OH,F,O) si trova al centro dell'anello di ottaedri Y, mentre tre siti (OH,F) si trovano al contatto tra due ottaedri Z ed un sito Y. Il sito Y è più grande del sito Z e contiene Mg, Fe2+, Mn, Al e Li, mentre il sito Z è occupato prevalentemente da Al, Fe3+e Mg. Per finire, gruppi triangolari [BO3] si trovano orientati perpendicolarmente a c, a condividere due lati con i siti Z ed uno con il grosso sito cationico X, che contiene Na, Ca, K o può essere vacante. Questa struttura, mostrata semplificata nell'immagine in basso, è impilata lungo l'asse x in modo da avere il sito X sopra l'anello tetraedrico e al di sotto dei siti ottaedrici Y3Z6 e dei gruppi [BO3].

Tourmaline crystal structure sketch
Schema semplificato che mostra la struttura cristallina della tormalina, vista sul piano basale (0001) (a sinistra) e con un dettaglio dell'impilamento dei siti tetraedrici e cationici lungo c (a destra). Modificato da Deer et al., (1992).

Le tormaline possono essere suddivise in tre gruppi principali sulla base del contenuto del sito X (secondo Hawthorne & Henry, 1999): tormaline alcaline (X = Na), tormaline calciche (X = Ca) e tormaline con X vacante (X = ). Successivamente, nomi specifici possono essere assegnati sulla base del contenuto dei siti Y e Z. Esistono molti minerali delle tormaline (lista completa su Mindat), ma le specie più comuni nelle rocce sono dravite [NaMg3Al6Si6O18(BO3)3(OH)3(OH,F)], schorlite [NaFe2+3Al6Si6O18(BO3)3(OH)3(OH,F)], elbaite [Na(Li1.5Al1.5)Al6Si6O18(BO3)3(OH)3(OH,F)] (tutte quante tormaline alcaline), uvite [CaMg3MgAl5Si6O18(BO3)3(OH)3(OH,F)] e liddicoatite [Ca(Li2Al)Al6Si6O18(BO3)3(OH)3(OH,F)] (che appartengono al sottogruppo delle tormaline calciche). Tutte le tormaline possono avere varietà ossi-, idrossi- o fluoro-, a seconda del contenuto dei siti anionici (es. idrossielbaite se il contenuto dei siti anionici in un'elbaite è prevalentemente OH). Le tormaline naturali sono caratterizzate da molteplici sostituzioni anioniche e cationiche (in prevalenza Fe2+ → Mg, Fe3+ → Al, Na K) che causano estese soluzioni solide. La soluzione solida tra tormaline alcaline e calciche è guidata dalla sostituzione di Na+ per Ca2+ nel sito X, bilanciata dalla sostituzione di Al3+ per Mg2+ nel sito Z. Le tormaline inoltre incorporano una vasta gamma di elementi in traccia, come Mn, Ti, Cr, Ni e V e, per questo motivo, rappresentano un minerale 'pattumiera' dal punto di vista geochimico.

CPL
CPL
NX
PPL
N//

⇔ slider. Association of prismatic tourmaline crystals in a deformed pegmatite. Width: 3 mm. Calamita, Island of Elba, Italy.

Proprietà
Abito: prismatico
Durezza: 7
Densità: 2.9 – 3.2 g/cm3
Sfaldatura: {11-20}, {10-11} molto scarsa
Geminazione: {10-11}, {40-41} rara
Colore:
• dravite: nera a bruna
• schorlite: generalmente nera
• elbaite: blu, verde, gialla, rossa, incolore
• uvite: bruna, verde, rosso scuro
Lucentezza: vitrea fino a resinosa
Struscio: bruno fino a bianco
Alterazione: –
In sezione sottile...
ε: 1.612-1.650
ω: 1.633-1.671

Colore:
• dravite: giallo/marrone scuro fino a chiaro
• schorlite: verde/blu fino a giallo
• elbaite: generalmente incolore
• uvite: giallo chiaro a incolore
Pleocroismo: ω > ε
• dravite: ω marrone scuro/giallo brunastro, ε giallo pallido/giallo
• schorlite: ω verde/blu scuro, ε viola rossastro/verde chiaro/giallo chiaro
• elbaite: generalmente incolore e non pleocroica
• uvite: ω giallo chiaro, ε incolore
Birifrangenza (δ): 0.017-0.035 (colori del secondo ordine)
Rilievo: moderato
Segno ottico:
[Mindat]

Caratteristiche di terreno

tourmaline crystal habit and optical properties
Alcuni abiti cristallini comuni nella tormalina (a sinistra) e vista dall'alto di un cristallo di tormalina (a destra). Modificato da van Hinsberg et al. (2011).

La tormalina è più comunemente trovata come cristalli visibili all'interno di rocce granitiche , specialmente pegmatiti, apliti e vene idrotermali associate. È presente anche in rocce metamorfiche come fase accessoria ed in rocce sedimentarie come minerale detritico, ma è generalmente troppo piccola in queste ultime per essere riconoscibile sul terreno. Le tormaline della serie schorlite-dravite spesso appaio nere o brune e mostrano un abito prismatico, che può ricordare pirosseni e anfiboli a prima vista. Nonostante questa somiglianza di prim'ordine, la tormaline è più dura della gran parte dei minerali mafici (durezza: 7, come il quarzo) e non presenta piani di sfaldatura evidente. Inoltre, grani euedrali di tormalina mostrano la tipica sezione basale ditrigonale (mostrata qui sopra). Altre specie di tormalina come l'elbaite sono meno comuni nelle rocce e si ritrovano prevalentemente nelle pegmatiti. L'elbaite è apprezzata tra i collezionisti di minerali per la sua trasparenza e la vasta gamma di colorazioni (tinte sul rosa, rosso, verde e blu). Un'altra caratteristica tipica della tormalina è la presenza comune di striature di crescita, orientate parallelamente all'asse lungo.

Tourmaline schorl
Cristalli prismatici di tormalina var. schorlite. Foto © James St. John.
Tourmaline Elbaite from Elba
Tormalina var. elbaite dalla sua località tipo: San Piero in Campo, Isola d'Elba, Italia. Dimensioni: 3.36 cm. Foto © Didier Descouens.
oriented tourmaline
Grani orientati tormalina (neri) associati a quarzo e feldspati alcalini in un dicco pegmatitico. Capo Calvo, Calamita, Isola d'Elba, Italia.
tourmaline pegmatite
Grani prismatici di tormalina (nera) associati a quarzo lattiginoso parzialmente trasparente e feldspato alcalino bianco/arancio. Naregno, Calamita, Isola d'Elba, Italia.
tourmaline metasomatic vein
'Tormalinizzazione'. I livelli ricchi in fillosilicati di questi scisti sono stati convertiti in tormalina nera dalla reazione con fluidi idrotermali attorno a vene. I livelli di quarzo (bianchi) non sono stati coinvolti nella reazione e sono ancora preservati. Capo d'Arco, Isola d'Elba, Italia. Maggiori dettagli: Dini et al. (2008).

La tormalina in sezione sottile
Il caratteristico pleocroismo, abito prismatico e assenza di sfaldature sono generalmente diagnostiche. Le specie più comuni di tormalina (dravite, schorlite) mostrano forte pleocroismo a luce polarizzata parallela sui colori del bruno, giallo e verde, molto simili a quello di biotite e orneblenda. Tuttavia, al contrario della tormalina, sia la biotite che l'orneblenda mostrano assorbimento maggiore quando il loro asse lungo è parallelo al polarizzatore (maggiori dettagli qui sotto). La dravite mostra colori di pleocroismo dal bruno al giallo mentre la schorlite è caratterizzata da tinte dal verde al blu, giallo e viola rossastro. Variazioni nel colore e nel pleocroismo sono comuni in tormaline fortemente colorate e vanno ad evidenziare cambiamenti interni nella composizione (zonature). L' uvite è molto più chiara, con colori di pleocroismo molto deboli (da giallo chiaro a incolore), mentre l' elbaite pura è incolore e generalmente non pleocroica. Tali tormaline debolmente pleocroiche possono essere confuse con topazio, apatite e corindone.
A luce polarizzata incrociata, la tormalina mostra colori di interferenza moderati del second'ordine, che sono di solito mascherati dai colori intensi e dal pleocroismo.


Video. Pleocroismo della tormalina (dravite-schorlite). N//. Larghezza: 3 mm. Calamita, Isola d'Elba, Italia.


Video. Zonatura concentrica nella tormalina. N//. Larghezza: 3 mm. Calamita, Isola d'Elba, Italia.

CPL
CPL
NX
PPL
N//

⇔ slider. Sezione prismatica di tormalina in una matrice di quarzo ricristallizzato. Larghezza: 1,2 mm. Calamita, Isola d'Elba, Italia.

CPL
CPL
NX
PPL
N//

⇔ slider. Sezione basale di tormalina (estinta a NX), che mostra il tipico contorno trigonale. Larghezza: 3 mm. Calamita, Isola d'Elba, Italia.

Tormalina vs biotite
Come mostrato nel video qui sotto, la tormalina (il cristallo al centro) e la biotite (i cristalli appiattiti attorno) mostrano simili colori e pleocroismo. La differenza principale è che la tormalina mostra colori più scuri (assorbimento massimo) quando il suo asse lungo è orientato verticalmente (perpendicolare al polarizzatore) mentre la biotite mostra colori massimi quando il suo lato lungo è orizzontale (parallelo al polarizzatore). Per sintetizzare:
Tormalina: colori massimi N-S
Biotite: colori massimi E-W

Orneblenda : anch'essa mostra colori massimi quando il suo asse lungo è orientato E-W.


Video. N//. Larghezza: 3 mm. Calamita, Isola d'Elba, Italia.

Esempi di rocce a tormalina

Leucogranito deformato a tormalina
Leucogranito (metaleucogranito) deformato in un'aureola di contatto.
Campione: metaleucogranito
Associazione mineralogica: quarzo, feldspato ortoclasio, tormalina, plagioclasio, muscovite (sericite)
Località: Fosso del Pontimento, Calamita, Isola d’Elba
Riferimento:  Papeschi et al. (2022)

CPL
CPL
NX
PPL
N//

⇔ slider. Zonatura concentrica in tormalina. Larghezza: 3 mm.

Pegmatite a tormalina deformata
Pegmatite intrusa in una zona di taglio e deformata.
Campione: metapegmatite a tormalina
Associazione mineralogica: tormalina, quarzo, muscovite (sericite), feldspato alcalino, plagioclasio
Località: Fosso del Pontimento, Calamita, Isola d’Elba, Italia
Riferimento: Papeschi et al. (2022).

deformed tourmaline grains
Grani di tormalina piegati e deformati che mostrano estinzione ondulata. NX. Larghezza: 3 mm.

CPL
CPL
NX
PPL
N//

⇔ slider.
La tormalina è molto resistente alla deformazione. In questa pegmatite deformata, la tormalina si frattura e sviluppa microfaglie mentre il quarzo circostante ricristallizza. Larghezza: 3 mm.

CPL
CPL
NX
PPL
N//

⇔ slider. Frattura in tormalina bruna (con composizione vicina alla dravite) riempita da tormalina blu (probabilmente schorlite). Larghezza: 3 mm.

Ritrovamento
La tormalina è un minerale tipico di rocce granitiche evolute, specialmente pegmatiti ma anche leucograniti e vene associate. L'associazioni con intrusioni granitiche è legata al fatto che elementi incompatibili, come boro e litio, si concentrano nel fuso granitico residuale, permettendo la cristallizzazione di tormalina in rocce ignee e idrotermali tardive. Attorno ai plutoni, l'idrotermalismo può anche portare alla cristallizzazione di tormalina come prodotto metasomatico in rocce incassanti dell'aureola. Questo processo, detto 'tormalinizzazione' è marcato dalla sostituzione di minerali ferromagnesiaci, come la biotite, da parte della tormalina.
Le rocce metamorfiche, in particolar modo metasedimenti, spesso contengono tormalina della serie dravite-schorlite come accessorio. In queste rocce, la tormalina si forma come prodotto di ricristallizzazione di tormalina detritica presente nel protolite sedimentario, oppure a causa di metasomatismo con arricchimento in boro. I sedimenti argillosi possono contenere un po' di boro, assorbito dalle argille, che ricristallizza come tormalina durante il metamorfismo. Tormaline magnesiache si possono formare durante il metamorfismo di rocce basiche. La tormalina è infine presente in marmi, calcescisti e rocce a calcsilicati, spesso con composizione uvitica.

Hawthorne, F. C., & Henry, D. J. (1999). Classification of the minerals of the tourmaline group. European Journal of Mineralogy 11, 201-215.

Risorse

        

Proprietà dei Minerali
Minerali

 

Ti piace questa pagina?

italian flag

Traduzione in corso!

Le pagine in Italiano dovrebbero essere disponibili nuovamente nel giro di qualche mese.

it_ITItaliano