Gli anfiboli

I minerali della famiglia degli anfiboli sono costituenti di rocce sia ignee che metamorfiche.
Gli anfiboli sono inosilicati (dal greco inos, fibra) a catena doppia con periodo pari a due tetraedri con una struttura cristallina formata da doppie catene di tetraedri [SiO₄]^4-, dette anche “nastri anfibolici”, con una unità ripetitiva [Si₄O₁₁(OH)]^7-. Tali catene possono anche essere considerate come una successione di anelli di 6 tetraedri, tutti orientati nella stessa direzione (o verso l’alto o verso il basso); al centro dell’anello esagonale si trova un ossidrile (OH) ^– o uno ione F^– (Rinaudo & Croce, 2020).

All’interno della struttura degli anfiboli il legame lungo la catena è più forte del legame tra le catene che sono legate assieme dai cationi interposti. A causa di tali resistenze delle catene e della relativa debolezza delle forze di natura elettrostatica che agiscono fra le catene stesse attraverso gli ioni metallici, gli anfiboli tendono a separarsi con facilità nel senso della lunghezza (Arpa, 2014).

Essendo presenti, tra le diverse doppie catene, cavità aventi differenti dimensioni, esse possono essere occupate da cationi con diverse cariche e dimensioni ioniche. Per cui la formula chimica generale degli anfiboli può essere scritta come:

W_0-1X₂Y₅Z₈O₂₂(OH, F)₂

In cui:

• la posizione Z è occupata da cationi a coordinazione tetraedrica (generalmente il silicio ma anche l’alluminio);
• la posizione X è occupata da cationi medio-grandi (Na⁺, Ca²⁺, Fe²⁺, Mg²⁺, ecc.) a coordinazione 6-8;
• la posizione Y è occupata da cationi medio-piccoli (Mg²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, ecc.) a coordinazione ottaedrica;
• la posizione W è occupata da cationi grandi (Na⁺, K⁺) a coordinazione 10 o 12 che possono o meno essere presenti in base alle sostituzioni Si-Al che possono verificarsi nei tetraedri: per ogni Si⁴⁺ sostituito con un Al³⁺ entra nella struttura uno ione monovalente, che occuperà la posizione W.

Dal punto di vista morfologico le fibre degli anfiboli, che tendono a raggrupparsi in fasci, si presentano rigide e rettilinee.

Il gruppo degli anfiboli comprende 5 delle 6 fasi minerali riconosciute dalla legislazione italiana come “amianti” (vedasi la sezione Composizione chimica).

Una caratteristica importante di tutti gli amianti, che li differenzia da altri minerali fibrosi, è rappresentata dalla loro struttura interna, tale che da ogni fascio di fibre si possono ottenere fasci più fini, cioè della stessa lunghezza ma di diametro più piccolo, con un diametro medio di circa 0,2 µm.

Struttura degli anfiboli, la freccia indica l’asse delle z.

I serpentini

Il serpentino è un fillosilicato idrato triottaedrico la cui struttura è costituita da doppi strati T-O definiti dall’alternanza di strati tetraedrici [SiO₄]^4- (definiti “T”) con strati ottaedrici MgO₂(OH)₄ (definiti “O”), aventi formula chimica teorica Mg₃Si₂O₅(OH)_4.

La struttura TO-TO si ripete ogni ~7.2 Å (1 Å = 1×10^-10 m) ed è complessivamente neutra e tenuta insieme da forze di tipo Wan der Walls (Compagnoni & Groppo, 2006).

Nei fillosilicati i tetraedri [SiO₄]^4- sono uniti fra loro a formare uno sviluppo bidimensionale senza fine (a foglio) e generalmente la maglia ha una simmetria pseudoesagonale. La base dei tetraedri si trova nello stesso piano e gli ossigeni apicali puntano tutti nella stessa direzione.

Anche la famiglia dei serpentini presenta dei piani di sfaldatura, in quanto, essendo presente una minore forza dei legami elettrostatici rispetto a quelli covalenti, il legame lungo gli strati è molto più forte rispetto quello tra uno strato e l’altro. Per porre rimedio a tale “stress reticolare” esistono tre pseudo- polimorfi di serpentino con diversa morfologia e formula chimica prossima:

1. Antigorite: caratterizzati da una struttura ondulatoria derivante dagli strati tetraedrici che ruotano periodicamente, mentre gli strati ottaedrici sono continui.
2. Lizardite: costituiti da una struttura planare poiché le dimensioni dello strato tetraedrico sono lievemente aumentate dalla presenza di modeste quantità di alluminio, che sostituisce il silicio, mentre quelle dello strato ottaedrico sono lievemente diminuite sempre a causa della presenza dell’alluminio, che sostituisce parzialmente il magnesio (i tetraedri si dilatano mentre gli ottaedri si restringono).
3. Crisotilo: è la sesta fase minerale definita dalla normativa “amianto”. In questo caso le tensioni tra strati ottaedrici e tetraedrici non sono compensate; si ha una disposizione curva degli strati con formazione di bacchette o cilindri cavi, allungati secondo una direzione. Il risultato è l’aspetto fibroso del minerale.

Struttura generale dei serpentini