Minerale: discussione e definizione

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Marco E. Ciriotti
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Minerale: discussione e definizione

Messaggio da Marco E. Ciriotti » dom 12 ago, 2007 14:25

Definizione

La definizione di Nickel (1995) (vedasi file accluso) non risponde in maniera corretta e compiuta a ciò che la comunità scientifica mineralogica identifica in specie minerale.
Per questo motivo promuovo qui di seguito la seguente definizione di minerale:

«Specie minerale è una sostanza elementare o un composto chimico che comunemente cristallizza nel corso di processi geo- o cosmochimici in un sistema fisico-chimico naturale. La composizione di una specie minerale corrisponde a un componente o a un composto chimico intermedio rispondente al seguente predeterminato arbitrario criterio: il confine tra gli end-members che formano una naturale soluzione solida continua è assunto sulla base del 50% per le soluzioni binarie, 33,3% per le soluzioni ternarie, ecc. Ogni specie differisce cristallochimicamente o almeno cristallograficamente (polimorfismo) dalle altre.»

Discussione

1.) I minerali (naturali) sono comunemente cristallini, eccezion fatta per quelli che sono stati trasformati in uno stato amorfo in seguito al breakdown della loro struttura cristallina sotto l'effetto di radioattività naturali. Peraltro, a esempio, l'opale è un minerale che si è formato (stanti le più attuali informazioni scientifiche) originariamente come amorfo e la santabarbaraite è un fosfato amorfo (approvato alquanto recentemente dall'IMA), il prodotto dell'ossidazione supergenica della vivianite. Ecco perchè l'avverbio "comunemente", nella definizione, è d'obbligo, ma, parallelamente, la 'violazione' deve rappresentare solo eccezionali, misurati e ponderati casi applicativi.

2.) La non presenza nella definizione del termine "composto solido" elimina la problematica connessa allo stato naturale del mercurio.

3.) I minerali isostrutturali differiscono perché determinati elementi predominano, sulla base del criterio di cui alla definizione (50% per le soluzioni binarie, 33,3% per le soluzioni ternarie, ecc.), in specifici siti strutturali. Tuttavia la vigente nomenclatura dei minerali del gruppo del pirocloro permette il riconoscimento di specie minerali in cui l'elemento diverso non è dominante ma soltanto presente come catione in misura >20% nel sito strutturale A (Hogarth, 1977). L'augurio è che la nuova apposita Sottocommissione, al lavoro sin dal 1998, con il suo report superi l'attuale e uniformi i minerali del gruppo del pirocloro al criterio generale succitato.

4.) L'eliminazione della locuzione "contesto geologico" supera la dicotomia creatasi in seguito al corretto (parere personale) ricorrente riconoscimento come nuove specie minerali di composti (generalmente secondari e/o di neo-formazione) formatisi per gli effetti di agenti naturali fisico-chimici prevalentemente o esclusivamente ambientali.

5.) L'unica differenza tra i politipi/politipoidi è, in parole povere, il modo in cui gli strati strutturali (structural layers) si "sovrappongono". In accordo con le attuali regole nomenclaturali e sistematiche della CNMNC dell'IMA essi dovrebbero avere un unico root name modificato dai diversi suffissi solo allorché si intende esprimere il loro tipo di politipismo/politipoidismo e quindi non meritano un diverso nome sistematico-nomenclaturale. Questa regola tuttavia risulta ancora violata in quanto sia nella più recente versione della lista ufficiale IMA CNMNC (lista che ormai include tutte le specie su cui la CNMNC si è pronunciata, grandfathered inclusi), sia alquanto recentemente con l'approvazione di (per esempio) quintinite-2H e quintinite-3T come due diverse specie appartenenti al gruppo della manasseite-hydrotalcite (Nickel & Nichols, 2007).
In Micro (Ciriotti & Borrelli, 2007) i lettori potranno visionare l'anticipazione del "discredito" di tutti i politipi. L'augurio è che, analogamente, nonostante le intuibili implicazioni, la CNMNC abbia il coraggio di allinearsi eliminando, come valide specie minerali, dalla sua lista ufficiale tutti i politipi/politipoidi ancora presenti, rinominandoli tutti sotto i relativi root name non seguiti da alcun suffisso.

6.) Tutti i minerali devono essere esclusivamente composti naturali. In passato molte specie affette da processi genetici antropogenici (scorie) sono state regolarmente approvate e/o comunque riconosciute come valide dalla CNMN dell'IMA. Oggidì gran parte di queste sono state ugualmente rinvenute in contesti naturali. Alcune (poche ormai) non ancora, ma verosimilmente lo potrebbero essere in seguito. Il mantenimento di queste specie tra quelle valide (Nickel & Nichols, 2007) può essere, con un po' di lungimiranza, condiviso. Un discorso a sè, in questo argomento, lo meritano alcune specie minerali quale ad esempio la fluorellestadite e un certo numero di anfiboli (Nickel & Nichols, 2007). Questi composti (per la verità, in totale dell'ordine di una decina o poco più, stante l'ultima versione delle lista ufficiale IMA CNMNC), per le informazioni in possesso, parrebbero essere soltanto dei composti sintetici e delle potenziali teoriche specie minerali. Occorre rimarcare, a proposito degli anfiboli in questione, che una nuova Sottocommissione è al lavoro e l'anomalia potrebbe essere eliminata in seguito alla pubblicazione del report finale (peraltro ancor ben lungi dall'apparire).

7.) Discussioni presenti tra alcuni ricercatori dell'area geo-mineralogica vertono sul fatto che specie minerale possa essere solo ciò che ha valenza di "tangibilità" (che sia quindi non troppo piccolo e distinguibile da altra specie con la visione a occhio nudo o al microscopio). Premesso che soltanto all'incirca il 10% dell'attuale numero di valide specie risponderebbe a questo criterio, considerate le tecnologie e le tecniche moderne (per esempio il sincrotrone e microscopi in grado di arrivare a notevoli ingrandimenti) si può ritenere che il criterio della tangibilità non possa essere tenuto in considerazione.

8.) Oggidì, seppur raccomandata, la determinazione della struttura cristallina di una potenziale nuova specie minerale non è un requisito obbligatorio per l'approvazione come nuovo minerale. La 'deroga' (ritengo che questo sia il termine che debba essere usato) è dovuta alla difficoltà di ottenerla a causa di molteplici fattori (carenza di materiale, dimensione dei cristalli o dei granuli, geminazioni, ecc.). Auspicando che la deroga abbia sempre più ferree motivate limitazioni, controbilanciate da maggiori e/o più approfondite tipologie di analisi, non si può che auspicare l'uso più frequente di tecnologie avanzate (HRTEM, SAED, sincrotrone, ecc.) da parte dei ricercatori affinché per i nuovi minerali venga fornita anche la determinazione di struttura del composto naturale (soprattutto allorché la struttura, apparentemente o previsionalmente, appare di nuova tipologia). Analogamente la comunità cristallografica dovrebbe adoprarsi di più per sanare, con la determinazione delle relative strutture, le ancora numerose vacanze esistenti per specie riconosciute come valide (grandfathered e non).

9.) Nel mondo accademico mineralogico (russo, ma non solo) è in atto una discussione che potremmo chiamare "mineral species vs. mineral variety". Essa è basata sull'assioma che potrebbero chiamarsi minerali solo quelli aventi relazioni con ambienti geologici e l'evoluzione dei medesimi processi geologici in cui i composti si sono formati e/o solo uno dei diversi componenti di una serie isomorfa (ad esempio un solo nome per rhodochrosite, calcite e siderite) (Borutzsky, 2005 e 2006). Il recente non riconoscimento come valide specie minerali dei grandfathered "adularia", "andesine", "bytownite", "labradorite", "oligoclasio" e "plagioclasio" (Nickel & Nichols, 2007) corre esattamente in direzione opposta e tale approccio è, nei fatti, scongiurato. Non c'è infine ragione alcuna, né logicità, ad esempio, nel chiamare con lo stesso nome fasi minerali che hanno elementi diversi (Mn, Ca e Fe) dominanti in un determinato sito strutturale, seppur appartenenti ad un'unica serie isomorfa.

10.) Recenti dati ottenuti da ricercatori fisico- e cristallochimici indicano che i limiti delle soluzioni solide non sono completamente invariabili e predeterminati: queste soluzioni possono includere gap di miscibilità, transizioni di fase con trasformazioni strutturali e i confini stessi dipendono da parametri intensivi, quali temperatura, pressione e potenziale chimico dei componenti. I sistemi fisico-chimici naturalmente occorrenti sono caratterizzati quindi non solo dai diagrammi di fase, ma anche da T-x, p-x, µ-x e altre tipologie di diagrammi, che possono indurre a una ridefinizione o complicare la definizione di una specie minerale relativamente alle sue relazioni naturali.

Referenze:
• Borutzsky, B.Ye. (2005): Essays on fundamental and genetic mineralogy: 1. What are the "minerals" and "mineral species"? New Data on Minerals, 40, 159-166.
• Borutzsky, B.Ye. (2006): Essays on fundamental and genetic mineralogy: 2. The practice of working out "natural genetic" systematics of minerals: an example of feldspar. New Data on Minerals, 41, 162-171.
• Ciriotti, M.E. & Borrelli, A. (2007): Nomenclatura mineralogica - database delle specie minerali: discrediti, politipi e ridefinizioni 1998-2007. Micro (sistematica), 2/2007, 23-34.
• Hogarth, D.D. (1977): Classification and nomenclature of the pyrochlore group. American Mineralogist, 62, 403-410.
• Nickel, E.H. (1995): Definition of a mineral. Canadian Mineralogist, 33, 689-690.
• Nickel, E.H. & Nichols, M.C. (2007): IMA-CNMNC List of Mineral Names. Material Data Inc., Ed., Livermore, California, CD-ROM.
Allegati
Definition of a mineral_E.H. Nickel_The Canadian Mineralogist (1995) 33, 689-690.pdf
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Re: Minerale: definizione e discussione

Messaggio da Fabrizio Adorni » dom 12 ago, 2007 21:28

Una richiesta e qualche domanda.

-) Puoi postare il testo tradotto esattamente di quanto da Nickel definito, per chi non conosce bene l'inglese (mi ci metto anch'io)?

-) Riporto fedelmente
Marco E. Ciriotti ha scritto: 5.) ...
... Questa regola tuttavia risulta ancora violata in quanto sia nella più recente versione della lista ufficiale IMA CNMNC (lista che ormai include tutte le specie su cui la CNMNC si è pronunciata, grandfathered inclusi), sia alquanto recentemente con l'approvazione di (per esempio) quintinite-2H e quintinite-3T come due diverse specie appartenenti al gruppo della manasseite-hydrotalcite (Nickel & Nichols, 2007).
In Micro (Ciriotti & Borrelli, 2007) i lettori potranno visionare l'anticipazione del "discredito" di tutti i politipi. L'augurio è che, analogamente, nonostante le intuibili implicazioni, la CNMNC abbia il coraggio di allinearsi eliminando, come valide specie minerali, dalla sua lista ufficiale tutti i politipi/politipoidi ancora presenti, rinominandoli tutti sotto i relativi root name non seguiti da alcun suffisso.
Non mi riesce facile da capire: la CNMNC deve avere il coraggio di allinearsi a quanto da essa stessa pronunciato?

-) Al punto 9; sebbene la mia prima impressione sia quella del tizio che si sveglia la mattino e butti lì la prima str.. che gli viene in mente, immagino che per corroborare questa sua proposta il dott. (?) Borutzsky abbia portato qualche elemento (che sarei curioso di conoscere).
Comunque il termine "scongiurato" da te usato, mi fa pensare che nemmeno tu la vedi di buon occhio. :roll:
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Messaggio da Marco E. Ciriotti » dom 12 ago, 2007 22:04

Il testo "Definizione di minerale" in lingua italiana è reperibile in altro messaggio del forum: http://forum.amiminerals.org/viewtopic. ... efinizione
Comunque riporto qui una libera traduzione:

""Un minerale può essere definito come una sostanza (generalmente) solida, inorganica e cristallizzata avente una composizione chimica, e delle proprietà fisiche ben definite. Risulta da un processo geologico terrestre o extra-terreste, senza intervento dell’uomo.""
Non mi riesce facile da capire: la CNMNC deve avere il coraggio di allinearsi a quanto da essa stessa pronunciato?
Non è semplice modificare decisioni prese a larga maggioranza dai membri internazionali della CNMNC dell'IMA. Costoro avevano deciso, in deroga alla regola o magari senza esserne coscienti, di approvare, a larga maggioranza, alcune specie (nel caso specifico politipi). La presidenza dell'epoca aveva ratificato le citate approvazioni. Si tratta quindi di ammettere errori e, come si può intuire, l'ammissione di errori nel giudizio è sempre un'operazione molto complicata e complessa.

Boris Ye. Borutzsky a sostegno delle sue tesi spende complessivamente ben 18 pagine. Ho cercato di riassumerne i concetti in poche lapidarie righe. A chi è interessato posso procurare i PDF degli interi articoli (naturalmente in lingua inglese).
Comunque il termine "scongiurato" da te usato, mi fa pensare che nemmeno tu la vedi di buon occhio.
Tutto quanto espresso nel messaggio oggetto del topic altro non è che una personale opinione.
Ultima modifica di Marco E. Ciriotti il lun 13 ago, 2007 21:48, modificato 4 volte in totale.
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Messaggio da Fabrizio Adorni » dom 12 ago, 2007 23:28

No grazie, non fa niente. Onestamente quanto proposto al punto 9 l'ho capito dall'esempio riportato; figuriamoci capire dal mio stentato inglese.
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Messaggio da Giovanni Fraccaro » lun 13 ago, 2007 22:51

Questo è un mio parere personale.
Ma non riesco a capire il problema dei minerali delle scorie.

Allora alla stessa stregua dovremmo considerare tutti i minerali che si formano d'alterazione nelle discariche.
Se l'uomo non creava la discarica niente minerale, tipo la bukovskýite nelle discariche di Kutná Hora.
O la canavesite di Brosso, niente gallerie niente canavesite, o almeno non sapremo mai se la canavesite c'era anche in assenza di gallerie (ma ne dubito).

Non è polemica, ma per cercare di capire.
Gianni

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Messaggio da Marco E. Ciriotti » mar 14 ago, 2007 11:22

Ciao Gianni,
la tua osservazione è meritoria.
Il "problema" dei minerali di scorie va visto sotto un'altra chiave di lettura.
Il motivo per cui, giustamente a mio parere, non vengano oggi più approvati è dovuto sostanzialmente al fatto che oggi, con i mezzi a disposizione, molti maleintenzionati potrebbero contraffare in laboratorio minerali nuovi facendoli poi passare per materiale rinvenuto in discariche di scorie. La distinzione tra i pezzi (fatto in laboratorio o rinvenuto in depositi di scorie) sarebbe sostanzialmente impossibile. Per evitare questo temuto possibile sciacallaggio si è presa la decisione di vietare l'approvazione di nuovi minerali rinvenuti in discariche di scorie, senza peraltro invalidare quelli approvati in precedenza.

Quindi la chiave di lettura corretta è quella di una regola per prevenire falsificazioni.

I materiali che sono stati rinvenuti in discariche e gallerie (vedasi per esempio bukovskýite e canavesite) sono comunque indiscutibilmente di origine naturale e in linea con la definizione di minerale di cui al primo messaggio del topic.
Marco E. Ciriotti

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Messaggio da Giovanni Fraccaro » mar 14 ago, 2007 12:10

Grazie Marco, per la risposta.
Adessso ho ben chiaro il discorso sulle scorie.
Gianni

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Messaggio da gianniperacchi » mar 14 ago, 2007 20:44

Ho letto e riletto con attenzione il messaggio di Marco.
Mi pare, nella piena consapevolezza dei miei limiti conoscitivi, che la formulazione proposta sia decisamente più coerente della precedente, e ne superi alcuni limiti di ambiguità, rispetto ai criteri che informano il riconoscimento di una valida specie minerale da parte della comunità scientifica.
E anche in relazione ai dibattiti tecnico-scientifici che via via si sono sviluppati sul forum.
Mi pare anche importante la precisazione contenuta nell'ultimo paragrafo della definizione proposta da Marco: quella sulle differenze.
Trovo, infine, utilissimo cercare di perfezionare una definizione che sta a monte della scienza della mineralogia e cioè quella stessa di minerale.

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Messaggio da Marco E. Ciriotti » gio 16 ago, 2007 12:54

Solo nomi di minerali approvati dalla CNMNC dell'IMA

Dopo aver riflettuto alquanto sull'argomento e pur non avendo trovato aperture nella stessa direzione da parte CNMNC, avrei deciso di evidenziare con un diverso status i nomi dei minerali approvati dalla CNMNC dell'IMA senza che esista un "type mineral" e pertanto, manifestamente, anche senza una "type locality" (solo il nome risulta ufficialmente approvato, mentre il relativo minerale non essendo stato ancora oggetto di una regolare proposta per l'approvazione come nuovo minerale non è mai stato ufficialmente approvato). Si tratta per lo più di anfiboli, definiti dalla Sottocommisione del 1997, e di pochi altri casi, in genere scaturenti da errori in seguito ad approvazioni con procedura speciale.

L'iniziale che verrebbe adottata nella colonna status sarebbe la lettera N = named.

Rammento che nella lista ufficiale IMA/CNMNC delle specie minerali gli stessi nomi compaiono invece con la lettera A (= approved) e sono pertanto indistinguibili dai veri e propri valdidi minerali.

Prima di procedere al riguardo, è interessante conoscere l'opinione di mineralisti e mineralogisti al riguardo.
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Messaggio da Antonio Borrelli » gio 16 ago, 2007 13:04

Questa linea di caratterizzazione sarà esclusiva del DB AMI?
Comunque in proposito non avrei niente da obiettare.
Personalmente nel mio database evidenzio questi nomi di colore diverso e accanto allo status IMA nella colonna adiacente aggiungo la lettera H ad indicare che il composto non è stato ancora rinvenuto in natura.
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Messaggio da Marco E. Ciriotti » gio 16 ago, 2007 13:08

Questa linea di caratterizzazione sarà esclusiva del DB AMI?
Sì, sarebbe un'esclusiva del DB AMI.

Personalmente nel mio database personale evidenzio questi nomi di colore diverso e accanto allo status IMA nella colonna adiacente aggiungo la lettera H ad indicare che il composto non è stato ancora rinvenuto in natura.
In realtà il minerale può essere stato rinvenuto in natura (è il caso di alcuni anfiboli per i quali il solo nome è stato approvato). Più esattamente bisogna dire che il minerale non è mai stato sottoposto alla CNMNC per una regolare approvazione.
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Messaggio da Marco E. Ciriotti » mer 29 ago, 2007 12:52

«Specie minerale è una fase (sostanza elementare o un composto chimico), termodinamicamente stabile o metastabile a P-T ambientali terrestri, che comunemente cristallizza nel corso di processi geo- o cosmochimici in un sistema fisico-chimico naturale. La composizione di una specie minerale corrisponde a una fase chimica intermedia conforme al seguente predeterminato arbitrario criterio: il confine tra gli end-members che formano una naturale soluzione solida continua è assunto sulla base del 50% per le soluzioni binarie, 33,3% per le soluzioni ternarie, ecc. Politipi e politipoidi sono varianti cristallografiche delle specie minerali.»
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Messaggio da Marco E. Ciriotti » ven 31 ago, 2007 12:18

Nella definizione di cui sopra, tenuto anche conto, come ben sottolineato da Donato, dell'inequivocabile concetto che "nature knows no man-made boundaries" = "la natura non riconosce i limiti imposti dall'uomo", c'è una nozione che filosoficamente e fisicamente mi pone un souci.

Il fatto di averci infilato delle misure (50%, 33,3%). La misura infatti è sempre una grandezza limitata.
Posso misurare in funzione delle massime capacità del più moderno strumento disponibile, oltre non so andare. E ci sarà sempre un oltre nel microfisico...

Che si fa? Ce ne freghiamo? O vale la pena di trasformare i valori in "la metà, il terzo, ecc."?

«Specie minerale è una fase (sostanza elementare o un composto chimico), termodinamicamente stabile o metastabile a P-T ambientali terrestri, che comunemente cristallizza nel corso di processi geo- o cosmochimici in un sistema fisico-chimico naturale. La composizione di una specie minerale corrisponde a una fase chimica intermedia conforme al seguente predeterminato arbitrario criterio: il confine tra gli end-members che formano una naturale soluzione solida continua è assunto sulla base della metà per le soluzioni binarie, del terzo per le soluzioni ternarie, ecc. Politipi e politipoidi sono varianti cristallografiche delle specie minerali.»
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Messaggio da Luca Baralis » ven 31 ago, 2007 13:03

Da un punto di vista formale sarebbe forse più corretto usare termini come metà, terzo, ecc. sebbene come tecnico trovo la lettura di un numero più appagante. Il problema non mi pare comunque sostanziale: la differenza non è concettuale ma esclusivamente pratica. In ogni caso qualcuno dovrà prendersi la briga di ragionare sugli immancabili murphiani, tipo un 33,329% e gli altrettanto inevitabili limiti analitici.

Piuttosto ho la sensazione che ciò a cui la frazione si riferisce debba essere meglio specificata.
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Messaggio da Marco E. Ciriotti » ven 31 ago, 2007 13:13

Piuttosto ho la sensazione che ciò a cui la frazione si riferisce debba essere meglio specificata.
Si riferisce al confine tra gli end-members di una soluzione solida continua.

In una soluzione solida continua binaria se un elemento predomina (teoricamente) in misura superiore alla metà si ha una specie minerale. Se in un altro campione predomina l'altro elemento si avrà la seconda specie minerale.

Il "teoricamente" è d'obbligo perchè nelle determinazioni analitiche (anche le più precise) un margine d'errore è sempre possibile. Quindi per l'approvazione dell'altra nuova specie in una soluzione solida continua binaria di cui già si conosce una specie minerale, in genere, il 51% non basta, ma viene richiesta una quota prossima al 55%. Quanto appena detto (circa 55% in luogo del 51%) rientra però nei criteri discrezionali della CNMNC e non può esere espresso nella definizione.
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