La regola mineralogica delle fasi di Goldschmidt: un approfondimento geologico
La composizione e la formazione dei minerali sono influenzate dalle condizioni fisiche e chimiche presenti durante le differenti ere geologiche. La presenza, la paragenesi e la composizione di un minerale forniscono importanti informazioni sulla storia geologica e sui processi subiti durante la sua formazione.
La valutazione dei parametri fisico-chimici come pressione, temperatura, pH, stato di ossidazione dei componenti e la pressione parziale dei gas risulta di particolare interesse per la comprensione della formazione dei minerali.
La regola delle fasi di Gibbs, in ambito geologico, permette di caratterizzare lo stato chimico di un sistema, stabilendo le relazioni di equilibrio delle fasi (minerali, liquidi, vapori) in funzione delle condizioni fisiche come pressione e temperatura. Inoltre, consente di costruire diagrammi di fase che permettono di rappresentare e interpretare gli equilibri di fase in sistemi geologici eterogenei.
Secondo la regola delle fasi di Gibbs, l’equazione che descrive lo stato di un sistema è: P + F = C + 2, dove P è il numero di fasi presenti nel sistema, C è il numero minimo di componenti chimici necessari a costituire tutte le fasi nel sistema e F è il numero di gradi di libertà del sistema (varianza).
Nel contesto geologico, si distinguono tre tipi di equilibri: invariante, monovariante e bivariante, in funzione delle variabili come pressione e temperatura che possono essere variate indipendentemente senza alterare lo stato del sistema.
L’equilibrio invariante, rappresentato come un punto invariante in un diagramma di fase, implica che né la pressione né la temperatura possano essere variate. Nell’equilibrio monovariante, la pressione e la temperatura possono essere cambiate indipendentemente, ma devono verificarsi variazioni di altre variabili per mantenere lo stato del sistema. Mentre nell’equilibrio bivariante, sia la pressione che la temperatura possono essere cambiate indipendentemente senza cambiare lo stato del sistema.
La regola mineralogica delle fasi, formulata dal geologo norvegese Goldschmidt nel 1911, afferma che per un determinato minerale a una data pressione e temperatura, il numero delle fasi è minore o uguale al numero di componenti. Questa regola viene espressa con l’equazione F = C – P + 2, dove F rappresenta il numero dei gradi di libertà del sistema.
Le rocce si formano a valori arbitrari di temperatura e pressione, quindi il numero di gradi di libertà nella loro formazione non può essere inferiore a 2 (F ≥ 2; P ≤ C).
Queste regole e concetti forniscono importanti strumenti per la comprensione della formazione e della composizione dei minerali in contesti geologici complessi, consentendo di interpretare in modo accurato le condizioni fisiche e chimiche che hanno influenzato il processo di formazione dei minerali nel corso del tempo geologico.