Carletonite

La carletonite (simbolo IMA: Cto) è un minerale molto raro della classe dei "silicati e germanati". La sua formula chimica è KNa₄Ca₄Si₈O₁₈(CO₃)₄(OH,F)·(H₂O), è quindi chimicamente un silicato di potassio-sodio-calcio contenente acqua con gruppi carbonatici aggiuntivi e ioni idrossido o ioni fluoruro, che appartiene strutturalmente ai fillosilicati. I componenti fluoruro e idrossido indicati tra parentesi tonde possono sostituirsi l'uno con l'altro nella formula, ma sono sempre nella stessa proporzione con gli altri componenti del minerale.

Carletonite
Classificazione Strunz (ed. 10)	9.EB.20
Formula chimica	KNa4Ca4[(OH,F)|(CO3)4|Si8O18]·H2O KNa4Ca4Si8O18(CO3)4(F,OH)·H2O KNa4Ca4Si8O18(CO3)4(OH,F)·H2O
Proprietà cristallografiche
Gruppo cristallino	dimetrico
Sistema cristallino	tetragonale
Classe di simmetria	dipiramidale ditetragonale
Parametri di cella	a = 13,178 Å, c = 16,695 Å, Z = 4, V = V = 2899,25 ų
Gruppo puntuale	4/m 2/m 2/m
Gruppo spaziale	P4/mbm (nº 127)
Proprietà fisiche
Densità misurata	2,45 g/cm³
Densità calcolata	2,426 g/cm³
Durezza (Mohs)	4-4,5
Sfaldatura	perfetta secondo {001}, distinta secondo {110}
Frattura	concoide
Colore	dal rosa o dal blu pallido al blu scuro, incolore nelle foglie piccole, anche bianco e viola pallido, spesso zonato
Lucentezza	vitrea, perlacea; opaca e cerosa dopo lunga permanenza all'aria
Opacità	da traslucido a trasparente, aree esterne dei cristalli spesso opache
Striscio	bianco
Diffusione	raro
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Etimologia e storia

Già nel 1967, un team di scienziati statunitensi-canadesi guidati dal mineralogista e cristallografo professor George Y. Chao aveva presentato una descrizione dei minerali di sienite nefelina di Mont Saint-Hilaire (nel Québec, in Canada), sottolineando l'esistenza di dieci minerali non identificati. Tra questi ce n'era uno che era caratterizzato da particolari transizioni di colore graduali dal rosa all'azzurro pallido: questa fase fu provvisoriamente indicata come "Mineral UK #15" ("Numero Sconosciuto 15").

Ulteriori indagini permisero di presentare l'UK #15 all'Associazione Mineralogica Internazionale (IMA) e riconosciuto come nuovo minerale nel 1969. Nel 1971, è stato descritto da George Y. Chao della Carleton University, (a Ottawa, in Canada), e chiamato carletonite dall'università in cui è stato scoperto e studiato per la prima volta.

Il campione tipo del minerale è esposto nel Museo Canadese della Natura di Ottawa (in precedenza: Museo Nazionale di Scienze Naturali) (col numero di catalogo CMNMC 37135, olotipo, 10 g), nonché nel Geological Survey of Canada di Ottawa (catalogo nº NMNCC 012157).

Classificazione

Nell'ormai obsoleta, ma ancora in uso 8ª edizione della sistematica dei minerali secondo Strunz, la carletonite appartiene alla classe dei minerali dei "silicati e germanati" e lì alla sottoclasse dei "fillosilicati", dove è l'unico rappresentante del gruppo senza nome con il sistema nº VIII/H.07.

La 9ª edizione della sistematica minerale di Strunz, valida dal 2001 e utilizzata dall'Associazione Mineralogica Internazionale (IMA), classifica la carletonite nella classe dei "silicati e germanati" e lì nella sottoclasse "9.E Fillosilicati". Tuttavia, questa divisione è ulteriormente suddivisa in base alla struttura degli strati, in modo che il minerale possa essere trovato nella suddivisione "9.EB Reti doppie con anelli di 4 e 6 membri" in base alla sua struttura, dove è l'unico membro del gruppo senza nome con il sistema nº 9.EB.20.

Anche la sistematica dei minerali secondo Dana, utilizzata principalmente nel mondo anglosassone, classifica la carletonite nella classe dei "silicati e germanati" e lì nella divisione dei "minerali fillosilicati". Qui si trova insieme a fluorapophyllite-(K), hydroxyapophyllite-(K) e fluorapophyllite-(Na) nel "gruppo dell'apofillite (anelli a 4 e 8 membri)" con il sistema nº 72.03.01 all'interno della sottosezione "Fillosilicati: strati bidimensionali illimitati con anelli diversi da quelli a sei membri: anelli a 3, 4 o 5 membri e anelli a 8 membri".

Chimica

La carletonite ha (sulla base di 8 atomi (Si,Al) per formula) la seguente composizione misurata:

${\ce {K_{0,74}Na_{3,56}(Ca_{3,74}Mg_{0,03})_{\Sigma =3,77}(Si_{7,89}Al_{0,11})_{\Sigma =8,00}O18(CO3)_{3,56}F_{0,41}\cdot 2,05H2O}}$

con conseguente carletonite:

${\ce {KNa4Ca4Si8O18(CO3)4(F,OH)\cdot H2O}}$

La carletonite ha una composizione non stechiometrica e presenta carenze di potassio, sodio, calcio, anidride carbonica (CO₂) e fluoro. Il contenuto d'acqua indicato nell'analisi del campione tipo è molto più elevato di quanto richiesto dalla formula strutturale, anche se si assume che parte dell'acqua sia presente sotto forma di gruppi idrossilati sostitutivi del fluoro. È probabile che questa acqua in eccesso si depositi sulle lacune del gruppo CO₂ e porti alla stabilizzazione della struttura difettosa.

Abito cristallino

La carletonite cristallizza nel sistema tetragonale nel gruppo spaziale P4/mbm (gruppo nº 127) con i parametri reticolari a = 13,178 Å e c = 16,695 Å così come quattro unità di formula per cella unitaria.

La struttura a doppio strato della carletonite spiega la perfetta scissione del minerale secondo {001}.

L'acqua cristallina e l'anidride carbonica vengono espulse tra 650 e 750 °C, il che è coerente con una forte reazione endotermica a 692 °C. Dopo la perdita di H₂O e CO₂, la struttura cristallina della carletonite collassa completamente.

Proprietà

Morfologia

I minerali associati sono principalmente pectolite, albite, fluorapofillite, calcite, fluorite, steacyite, narsarsukite, leucosfenite e magnesio-arfvedsonite. La carletonite forma masse cristalline incorporate nei marmi e, nelle cavità, cristalli a spigoli vivi e ricchi di forme fino a 6 cm di dimensione, che si trovano come aggregati impilati parallelamente su una base di cristalli di carletonite dal bianco all'azzurro pallido. Tuttavia, la dimensione media dei cristalli varia solo tra 2 e 10 mm. La forma cristallina portante e determinante dei cristalli prismatici corti e lunghi è il prisma tetragonale II in posizione {100}, che è sempre accompagnato dalla base pinacoidale {001}. Nella maggior parte dei casi sono inclusi anche il prisma tetragonale I. posizione {110} e/o la dipiramide tetragonale II posizione {101}. Bipiramidi tetragonali di diverse posizioni {201}, {102}, {111} e il prisma tetragonale I posizione {130} sono stati osservati su altre forme di superficie.

Proprietà fisiche e chimiche

I colori dei cristalli di carletonite variano in un'ampia gamma. Oltre ai cristalli incolori, ci sono anche quelli con colorazione bianca, rosa, viola pallido o azzurro pallido, dal blu fiordaliso al blu scuro. Molto caratteristici sono i cristalli colorati con zone concentriche intorno a {001}. L'area centrale dei cristalli è colorata di blu, mentre le zone esterne sono bianche, bianco-bluastre o beige. Le transizioni sono a volte graduali, a volte molto brusche, a volte irregolari. La zona esterna opaca, che può essere separata meccanicamente dal nucleo, rappresenta probabilmente una seconda generazione di carletonite; Spesso contiene difetti interni e inclusioni. Le regioni centrali dei cristalli (cioè la varietà blu) hanno un debole pleocroismo da O = blu molto pallido a E = bruno-rosato molto pallido.

Il colore dello striscio della carletonite è sempre bianco. Le superfici dei cristalli da traslucidi a trasparenti, che sono occasionalmente opachi ai bordi, hanno una lucentezza da vitrea a perlacea a serica. Dopo molto tempo nell'aria, sviluppa un aspetto ceroso. Le superfici in cristallo incise naturalmente sono opache.

La carletonite ha una sfaldatura molto perfetta lungo {001} e una buona sfaldatura in {110}, ma a causa della sua fragilità si rompe in modo simile all'ambligonite, con le superfici di frattura irregolari. Con una durezza Mohs compresa tra 4 e 4,5, la carletonite è uno dei minerali medio-duri che, come i minerali di riferimento fluorite e apatite, può essere graffiato più o meno facilmente con un coltellino tascabile. La densità misurata per la carletonite è di 2,45 g/cm³, la densità calcolata per il minerale è di 2,426 g/cm³.

L'acido cloridrico attacca la carletonite per formare un residuo di SiO₂. L'acido nitrico rende il minerale facilmente decomponibile, formando un residuo gelatinoso. La carletonite viene attaccata solo leggermente dall'acido solforico.

Origine e giacitura

La carletonite è stata descritta solo come una formazione minerale molto rara in base alla sua località tipo. Questa è la cava di Poudrette (anche Carrière Mont Saint-Hilaire) sul Mont Saint-Hilaire, comune regionale della contea di La Vallée-du-Richelieu (Montérégie, nel Québec). La carletonite è stata recuperata qui più volte dopo i primi ritrovamenti negli anni '60.

La carletonite si trova esclusivamente in un complesso intrusivo gabbro-sienite-alcali. Si trova nelle aree centrali di xenoliti di rocce secondarie termo-metamorficamente sollecitate (ex scisti con calcari intermedi), che oggi sono hornfels grigio-verdastri o grigi o marmi silicizzati. Nel primo degli eventi descritti, la carletonite si presentava in vene di quarzo all'interno di hornfels grigio-verdastri ed era accompagnata da narsarsukite giallo limone, calcite, fluorite viola e una piccola quantità di ankylite, molibdenite, leucosfenite, lorenzenite e galena. In un secondo deposito, il minerale è stato trovato all'interno di uno xenolite di circa 60 cm di diametro. La sua area esterna era costituita da un hornfels grigio scuro con grandi arricchimenti di rosa solido e albite bianca. La sua zona interna era costituita da pectolite a grana grossa, magnesio-arfvedsonite a grana media, albite rosa solida, quarzo a grana fine, fluorapofillite, fluorite viola e carletonite. La massiccia carletonite rosata, che occupava circa l'80% del volume del nucleo, era accompagnata da cristalli idiomorfi di magnesio-arfvedsonite, fluorapophyllite e leifite. In un terzo rinvenimento, la zona esterna dello xenolite era costituita da un marmo a grana grossa e la zona interna da pectolite fibrosa radiale quasi pura. Conteneva carletonite azzurra insieme a microclino, magnesio-arfvedsonite e minuscoli cristalli di fluorapophyllite. In tutti e tre i depositi, la carletonite è stata trovata solo in forma grossolana o massiccia.

La prima scoperta significativa di cristalli di carletonite blu pallido lunghi fino a 5 cm su gradini della matrice avvenne nell'estate del 1983. Tra il 1983 e il 1987 sono stati trovati più volte esemplari con cristalli blu chiari che rivestono cavità lunghe fino a 1 cm. Negli anni dal 1987 al 1988, sono stati recuperati principalmente singoli cristalli a spigoli vivi con un'intensità di colore insolita. Questi includono cristalli blu intenso e cristalli fino a 1,5 cm di lunghezza e cristalli prismatici a spigoli vivi fino a 6 cm di lunghezza, che hanno una struttura zonare di colore chiaro (da blu chiaro a blu intenso all'interno/da rosa a incolore a bianco nella zona periferica).

Altro sito noto per la carletonite è la confluenza dei fiumi Čara e Tokko in Russia.

Utilizzi

Sebbene i cristalli di carletonite siano fragili, alcune piccole gemme possono essere tagliate. Ad esempio, viene riportata una pietra blu scuro taglio smeraldo da 0,34 carati. In seguito è stato sottolineato che, a causa del pleocroismo durante il taglio della carletonite, il suo asse ottico deve essere orientato perpendicolarmente alla superficie del tavolo per ottenere una buona resa cromatica, ma questo porta a pietre relativamente piccole. Tuttavia, la più grande carletonite sfaccettata è nota per essere una pietra di 1,48 carati.

Bibliografia

• (EN) Lázló Horváth, Mineral species discovered in Canada (The Canadian Mineralogist Special Publication 6), 1ª ed., Ottawa, Mineralogical Association of Canada, 2003, ISBN 978-09-212-9440-5.
• (DE) Hugo Strunz e Ernest H. Nickel, Strunz Mineralogical Tables, 9ª ed., Stoccarda, E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), 2001, ISBN 3-510-65188-X.

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Collegamenti esterni

• (EN) Carletonite Mineral Data, su webmineral.com.
• (EN) Carletonite, su mindat.org.