Mineralogia e Ottica Mineralogica

Programma del corso – 1° semestre.
Introduzione alla mineralogia. Definizione di minerale e cristallo. Concetti base della mineralogia nell’ambito delle scienze geologiche e loro potenziale tecnologico/industriale ed ambientale. Storia della mineralogia.
Cristallografia morfologica. Elementi di simmetria ed i 32 gruppi del punto. Assi cristallografici. Le 32 classi cristalline, i sette sistemi cristallini ed i tre gruppi cristallografici. Giacitura delle facce di un cristallo: indici di Weiss e indici di Miller. Legge della razionalità degli indici (legge di Haüy). Definizioni di: forma; abito; forma aperta o chiusa; forma speciale o generale; molteplicità. Descrizione delle forme semplici nelle 32 classi cristalline. Geminati. Proiezione stereografica.
Cristallografia strutturale. La traslazione e la simmetria nel discontinuo: filari, reticoli planari e reticoli spaziali. I 14 reticoli di Bravais. Elementi di simmetria composti: elicogire e slittopiani. I 230 gruppi di spazio.
Cristallochimica. La struttura dell'atomo. Affinità elettronica, potenziale di ionizzazione, elettronegatività. Raggi atomici e ionici. I legami chimici. Impacchettamenti compatti di sfere. Le regole di Pauling.
Termodinamica mineralogica. Richiami di termodinamica. Cristallizzazione e crescita cristallina. Le soluzioni solide ed i concetti dell'isomorfismo. Transizioni di fase e diagrammi di stato. Polimorfismo.
Composizione chimica dei minerali. Formula ideale. Formula empirica. Calcolo della formula cristallo-chimica. Formula semplificata. Uso dei diagrammi triangolari.
Proprietà fisiche dei minerali. Il colore e gli effetti ottici. Proprietà meccaniche (durezza, sfaldatura, tenacità, ecc.), elettriche e magnetiche. Gravità specifica.
Mineralogia sistematica. Criteri di classificazione e definizione di classe, gruppo, famiglia specie e varietà. Sistematica dei non silicati. Sistematica dei silicati.
Esercitazioni. Studio della simmetria dei cristalli su modelli. Proiezioni stereografiche delle principali forme semplici. Riconoscimento macroscopico dei minerali in base alle proprietà fisiche.

Programma del corso – 2° semestre.
Proprietà ottiche. Natura della luce: nomenclatura delle onde elettromagnetiche, fronte e normale d'onda, fase ed interferenza. Il microscopio polarizzatore. Riflessione, rifrazione, dispersione, polarizzazione. Indici di rifrazione e legge di Snell. Birifrangenza. Indicatrice uniassica e biassica. Proprietà dei minerali in luce polarizzata: colore, forma e abito, sfaldatura, pleocroismo, indici di rifrazione, rilievo e linea di Becke. Proprietà dei minerali a polarizzatori incrociati: colori d'interferenza, estinzione, e segno dell'allungamento. Figure d'interferenza uniassiche e biassiche: segno ottico, stima dell'angolo 2V e della birifrangenza. Descrizione delle proprietà ottiche dei principali minerali costituenti le rocce.

Laboratorio di ottica mineralogica. Uso del microscopio polarizzatore. Osservazione di rilievo e della linea di Becke su granulati in olio. Stima della birifrangenza dai colori d'interferenza e uso del compensatore. Osservazione e determinazione dello schema di pleocroismo. Segno ottico dei minerali monoassici in assetto ortoscopico. Figura conoscopica e determinazione del segno ottico dei minerali monoassici. Figura conoscopica e determinazione del segno ottico dei minerali biassici. Tipo di estinzione (retta o parallela, simmetrica, inclinata), angolo di estinzione, angolo c^gamma di anfiboli e pirosseni, angolo Emax dei plagioclai, schema di pleocroismo, segno dell’allungamento. Determinazione delle proprietà ottiche dei principali minerali costituenti le rocce.

Conoscenza degli elementi di base di chimica e fisica.
Si sconsiglia la frequenza del corso senza aver prima sostenuto l'esame di chimica.

Mineralogia. Klein C., ed. Zanichelli (testo di riferimento);

Mineralogy and Optical Mineralogy. Dyar M.D. e Gunter M., M.S.A.;
Introduction to mineral sciences. Putnis A., ed. Cambridge University Press.
Fondamenti di Mineralogia Geologica. Mottana A., ed. Zanichelli;

Il corso è tenuto con lezioni frontale ed esercitazioni pratiche sui temi discussi a lezione.
Nel primo semestre sono trattati i temi principali della mineralogia quali la cristallografia morfologica e strutturale, le leggi della cristallochimica e le proprietà fisiche dei minerali. Il resto del semestre sarà focalizzato sulla mineralogia sistematica dei principali minerali costituenti delle roccie (silicati, carbonati e solfati). Inoltre, verrano trattati alcuni dei principali minerali industriali.
Il secondo semestre è dedicato esclusivamente allo studio delle proprietà ottiche dei minerali con il microscopio polarizzatore. Questa parte del corso sarà prettamente di carattere pratico e si svolgerà in laboratorio.

Per accedere all'esame o agli esoneri è obbligatoria la presenza al 75% delle ore sia di lezione sia di esercitazione.
Gli studenti lavoratori sono esentati dall'obbligo di frequenza per le lezioni ma permane sempre l'obbligo del 75% di frequenza delle ore di laboratorio.

L’esame, della durata complessiva di 3 ore, è composto da due parti:
1. Prova scritta, che include domande aperte, domande a scelta multipla e brevi esercizi di calcolo sui temi trattati durante il corso.
2. Prova pratica, incentrata sull’analisi delle proprietà ottiche dei principali minerali che costituiscono le rocce.
Per gli studenti in corso, è possibile sostenere l’esame in forma di due esoneri, ciascuno della durata di 2 ore:
1. Primo esonero: riguarda la parte generale del programma svolta nel primo semestre.
2. Secondo esonero: consiste nella prova pratica relativa al laboratorio di ottica mineralogica del secondo semestre.
N.B. Il secondo esonero può essere sostenuto solo dopo aver superato il primo. L’ultima data utile per svolgere il secondo esonero è l’appello di novembre 2026.
La valutazione finale tiene conto non solo del voto ottenuto all’esame, ma anche di una valutazione complessiva dell’attività svolta dallo studente durante il corso.