Influenta structurii cristaline asupra proceselor de alterare

Influenta structurii cristaline asupra proceselor de alterare

In  afara conditiilor de mediu, rolul structurii reticulare a mineralelor constituie si ea un factor important, tinand cont ca unele minerale ce contini ioni extrem de mobili pe post de constituienti principali (muscovitul, feldspatii potasici si cei sodici) prezinta o remarcabila stabilitate in procesele de dezagregare si alterare chimica.

Au existat mai multe incercari de a determina rolul precis jucat de structura reticulara in procesele de transformare si de a stabili o ordine (succesiune) a stabilitatii mineralelor. Una dintre acestea, relativ acceptata de comunitatea mineralogica (in lipsa unei alteia mai bune) a fost cea a lui Goldich (1938), care studiind in detaliu procesele de dezagregare-alterare ce afecteaza granitele, diabazele si amfibolitele a stabilit o succesiune in procesul de alterare a mineralelor primare (Fig.5.).

cresterea stabilitatii

olivin  Ca-plagioclaz (anortit) augit hornblenda biotit Na-plagioclaz (albit) K+-feldspat (ortoclaz) muscovit cuart

Fig.5. Succesiunea stabilitatii unor minerale raportata

la procesele de dezagregare-alterare (Goldich, 1938)

Ordinea coincide exact cu cea stabilita de Bowen (1928) referitoare la succesiunea de cristalizare a mineralelor dintr-o topitura silicatica. Mai mult decat atat, daca se face abstractie de muscovit si de plagioclazi, se poate face o paralelizare cu clasificarea structurala a silicatilor bazata pe cresterea numarului de legaturi Si-O-Si, de la zero in cazul olivinului (nezosilicati) la 4 in cazul cuartului (apartinand din punct de vedere structural la tectosilicati).

O formula empirica stabilita de Reiche (1943) (citat din Loughnan, 1969; Rösler & Lange, 1975) calculeaza un asa numit 'indice al potentialului de alterare'(I_PA):

I_PA= [in moli]

Cu toate ca aceasta formula se refera in principal la compozitia chimica, se pot face referiri indirecte si la structura reticulara daca se calculeaza acest indice al potentialului de alterare pentru cativa silicati de magneziu reprezentand diferite grupe structurale (Tabel 2).

Tabel 2. Indicii potentialului de alterare (I_PA) pentru cativa

silicati de magneziu (Loughnan, 1969)

Se observa astfel, cum pe masura ce complexitatea structurii creste, indicele potentialului de alterare scade. Totusi, daca se ia in calcul un numar mai mare de minerale (Tabel 3), apar o serie de anomalii. De exemplu, mineralul analcim, cunoscut ca fiind unul dintre cele mai putin stabile minerale in conditii de alterare, prezinta un indice mai mic chiar decat al muscovitului sau cuartului.

Tabel Indicii potentialului de alterare (I_PA) calculati pe

baza formulelor teoretice (Loughnan, 1969)

Cu toate aceste observatii, rolul jucat de structura reticulara a mineralelor in stabilitatea acestora fata de conditiile de mediu nu este pe deplin inteles si explicat (Eggleton, 1986). Similaritatii dintre observatiile lui Goldich si Bowen nu i s-a reusit sa i se dea o explicatie satisfacatoare. Un alt aspect, privind legatura dintre modul de legare a tetraedrilor [SiO₄]^4- in structurile reticulare si ordinea stabilitatii mineralelor este putin fortata daca se are in vedere zirconul sau andaluzitul, ambii nezosilicati, care spre deosebire de olivin prezinta o stabilitate si o rezistenta deosebit de mare fata de fenomenele de dezagregare si alterare chimica.

La fel, deosebirea marcanta dintre stabilitatea albitului si anortitului, ambii tectosilicati, si a muscovitului si biotitului dintre filosilicati constituie inca un semn de intrebare.

Din cele prezentate anterior se poate spune ca procesele de dezagregare-alterare si natura produselor secundate rezultate sunt controlate indeosebi de gradul de levigare ("spalare") la care a fost supus roca primara, cu toate ca variatiile pH-ului si Eh-ului joaca un rol important,.

Considerand ca pH-ul mediului variaza intre limitele normale (4-9), se poate trage o concluzie privind procesele de indepartare sau retinere a unor ioni metalici raportat la conditiile de mediu (Tabel 4).

Tabel 4. Mobilitatea unor cationi frecventi

Comportamentul aluminiului este independent de toti factorii, iar acumularea reziduala a ionilor tinde sa se produca prin indepartarea celorlalti componenti mobili ai materialului primar. Totusi, in conditii de mediu speciale, unde valorile pH-ului sunt in afara intervalului 4-9, solubilizarea si indepartarea aluminiului este posibila.

Titanul, daca e prezent in materialul primar sub forma de oxizi (rutil sau anatas) se va comporta in acelasi mod ca aluminiul, insa daca este pus in libertate sub forma de Ti(OH)₄ prin transformarea mineralelor cu Ti (augit titanifer, ilmenit, magnetit titanifer), poate prezenta o mobilitate limitata daca pH-ul mediului este sub 5. Dehidroxilarea Ti(OH)₄ si formarea unuia dintre oxizii de Ti duce la stabilitatea acestuia.

Comportamentul fierului este complicat datorita inter-relatiilor dintre pH si Eh. Procesele de oxidare stabilizeaza fierul sub forma ferica, stadiu in care nu are tendinta de a forma silicati, insa persista sub forma de oxizi sau hidroxizi. Pe de alta parte, procesele de reducere favorizeaza mobilitatea sa sub forma feroasa, probabil ca bicarbonat Fe(HCO₃)₂.

Pierderea sau retinerea alcaliilor, magneziului, calciului si a fierului bivalent depinde de gradul de levigare, cu toate ca fixarea potasiului si posibil a magneziului de catre anumiti silicati poate incetini solubilizarea acestor constituenti.

Silicea, prezenta in materialul primar fie sub forma amorfa, fie pusa in libertate din silicatii rocilor primare, are o solubilitate scazuta si relativ constanta in medii acide. Pe de alta parte, cuartul are o solubilitate de numai o zecime din cea a silicei amorfe si astfel este considerabil mult mai stabil. Alumina sub forma amorfa sau sub forma de gibbsit are o deosebita afinitate pentru silice si posibilele reactii dintre acesti componenti duc la cristalizarea caolinitului si halloysitului. Datorita acestei afinitati, desilicifierea caolinurilor ce poate duce la formarea bauxitelor are loc numai in conditiile unei spalari (levigari) active.