La pegmatite è una roccia ignea caratterizzata da una grana grossa e da cristalli il cui diametro supera spesso 1 centimetro, con casi eccezionali in cui possono arrivare a superare 1 metro. Questa roccia è composta principalmente da quarzo, feldspato e mica, presentando una composizione simile al granito, ma con differenze significative nella consistenza.
Composizione e variazioni della pegmatite
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Esistono diverse composizioni di pegmatite, incluse varietà simili alla nefelina sienite, che è composta in gran parte da nefelina e feldspato alcalino. A tal proposito, il gabbro, un tipo di roccia ignea intrusiva a grana grossa, è stato identificato per la prima volta nel 1810 dal geologo tedesco Christian Leopold von Buch, in relazione alle colline del Gabbro, situate sulla costa tirrena a sud di Livorno.
Il termine pegmatite descrive quindi la struttura del minerale, con classificazioni che dipendono dalla loro composizione e dalle caratteristiche mineralogico-geochimiche, come la pegmatite granitica e la pegmatite nefelina sienite.
Processo di formazione della pegmatite
I cristalli di grandi dimensioni, tipici delle rocce ignee, si formano normalmente a causa di una cristallizzazione lenta. Tuttavia, nel caso della pegmatite, la presenza di fluidi a bassa viscosità permette agli ioni di muoversi con maggiore libertà. La formazione di pegmatite è legata ai movimenti delle placche e alla crescita della crosta terrestre durante eventi orogenetici. La loro formazione è particolarmente attiva durante le convergenze dei supercontinenti, a indicare un legame profondo tra orogenesi e formazione di pegmatite.
All’inizio della cristallizzazione della massa magmatica, quest’ultima contiene una quantità significativa di acqua e altri composti volatili come cloro, fluoro e anidride carbonica. Durante la cristallizzazione iniziale, l’acqua non viene rimossa dalla massa fusa, provocando un aumento della sua concentrazione. Con il proseguire del processo, l’acqua si accumula e si separa in sacche che sono ricche di ioni disciolti, i quali sono molto più mobili rispetto agli ioni della massa fusa, rendendo possibile la formazione di grandi cristalli.
La pegmatite è distribuita a livello globale, trovandosi spesso in grandi rocce ignee intrusive e nelle rocce circostanti. Essa è tipicamente rinvenuta nei cratoni principali, isole continentali formatesi da 3.8 a 1.6 miliardi di anni fa durante il consolidamento della crosta terrestre. Località storiche di pegmatite includono il Brasile, il Madagascar, la Russia e gli Stati Uniti. Recentemente, importanti giacimenti sono stati scoperti in Africa e Asia. Zone significative sono presenti anche in Canada (Bernic Lake), Zimbabwe (Bikita), Nuovo Messico (USA), Svezia (Varutrask), Australia (Greenbushes), India (Rajahstan), Namibia (Rubicon) e Sudafrica (Gravelotte).
Caratteristiche fisiche della pegmatite
Il colore della pegmatite varia in base alla sua composizione. Può apparire in tonalità che vanno dal nero al marrone, dal crema al verde, dal grigio al rosa, dal rosso al giallo. La presenza di quarzo e feldspato determina tonalità più chiare, mentre la mica, in particolare la muscovite, conferisce una sfumatura verdastra. Nelle pegmatiti ricche di litio, lo spodumene dona un aspetto rosa o rosso.
La durezza della pegmatite cambia in base ai minerali presenti, con il quarzo e il feldspato che mostrano una durezza di 6-7 sulla scala di Mohs, e minerali più morbidi come la mica e lo spodumene con valori di 2-5. La densità media della pegmatite, che varia tra 2.6 e 2.8 g/cm³, è relativamente alta a causa della presenza di cristalli notevoli e della mancanza di porosità.
Le pegmatiti presentano una resistenza variabile agli agenti atmosferici. Mentre quarzo e feldspato sono generalmente resistenti, minerali più delicati come mica e spodumene tendono a deteriorarsi più rapidamente, compromettendo la durabilità della roccia nel lungo termine. La proprietà magnetica varia, con la presenza di magnetite e altri minerali che conferiscono diversi livelli di magnetismo.
Composizione e applicazioni
La composizione chimica delle pegmatiti è estremamente variabile, con una predominanza di biossido di silicio (SiO₂) e ossido di alluminio (Al₂O₃), accompagnata da ossidi come potassio (K₂O), sodio (Na₂O) e magnesio (MgO). Le vene di pegmatite evidenziano una diversità minerale che include silicati comuni e minerali rari, come terre rare che giocano un ruolo chiave in differenti tecnologie, tra cui magneti e materiali per elettronica.
La tormalina, un silicato complesso presente in alcune pegmatiti, è nota per la sua varietà di colori, che include forme nere e cristalli trasparenti rossi o verdi. Le pegmatiti granitiche rappresentano importanti fonti di metalli come litio, berillio, niobio, tantalio e rubidio, insieme a gemme di valore. Pietre preziose come apatite, acquamarina, smeraldo e topazio sono talvolta rinvenute sotto forma di grandi cristalli.
Negli ultimi decenni, gli elementi rari estratti dalle pegmatiti hanno guadagnato importanza nelle industrie high-tech, particolarmente nei dispositivi che richiedono elevate prestazioni tecnologiche.
Utilizzi pratici della pegmatite
Grazie alla sua composizione variegata, la pegmatite trova applicazione in diversi settori. Le batterie agli ioni di litio, fondamentali nella tecnologia contemporanea, dipendono significativamente dall’estrazione del litio dalla pegmatite. Questo materiale è cruciale per alimentare smartphone, laptop e veicoli elettrici, grazie alla sua ottimizzazione energetica e leggerezza.
Il feldspato, presente nella pegmatite, è utilizzato nell’industria della ceramica e nella produzione di vetro, mentre la mica migliora la durevolezza dei materiali da costruzione, contribuendo alla loro resistenza alle intemperie. Grazie alle sue proprietà dielettriche e di resistenza al calore, la mica è anche essenziale nel settore della produzione di isolamento elettrico.
Elementi come il niobio e il berillio, rinvenuti nella pegmatite, sono utilizzati rispettivamente nella produzione di acciai speciali e magneti superconduttori, evidenziando l’importanza di questa roccia in vari ambiti industriali.
