Wadalite

Dall'inizio del XX secolo, è noto un alluminato di calcio cubico con composizione 5CaO • 3Al₂O₃.^[10] Poiché gli alluminati di calcio sono composti importanti del clinker di cemento, da allora sono stati studiati intensamente.

La struttura di questo composto è stata chiarita nel 1936 da W. Büssem e A. Eitel presso la Società Kaiser Wilhelm per la ricerca sui silicati di Berlino-Dahlem. Nel corso della delucidazione della struttura, hanno corretto la composizione in 12CaO • 7Al₂O₃.^[11]

L'equivalente sintetico della wadalite, un clorosilicato con la struttura 12CaO • 7Al₂O₃ determinata da Büssem e Eitel, è stato descritto nel 1988,^[12] prima che Tsukimura e collaboratori scoprissero il minerale wadalite in uno xenolite skarn di un'andesite a Tadano vicino a Kōriyama nella prefettura di Fukushima, in Giappone,^[4]. Descrissero la struttura per analogia con la struttura del granato, e la wadalite fu quindi a lungo assegnata al gruppo del granato.^[13] La wadalite prende il nome dal mineralogista giapponese Tsunashirō Wada, il primo direttore generale del Servizio geologico del Giappone, che aveva reso servizi eccezionali alla mineralogia moderna in Giappone.^[14]

Nel 1995, Glasser sottolineò ancora una volta le differenze nelle strutture della wadalite e del granato,^[15] e le attuali classificazioni classificano il granato e la wadalite in diversi gruppi di minerali.

Negli anni che seguirono, furono trovati altri minerali con la struttura della mayenite, e le definizioni del gruppo e dei minerali furono riviste da E.V. Galuskina e collaboratori.^[7][16]

L'attuale classificazione dell'Associazione Mineralogica Internazionale (IMA) colloca la wadalite nel supergruppo della mayenite, dove forma il gruppo wadalite con più di 4 Cl e 2 Si per unità di formula insieme all'adrianite e al suo analogo Fe³⁺ eltyubyuite.^[7]

Poiché la wadalite è stata riconosciuta come minerale indipendente solo nel 1987, non è elencata nell'8ª edizione della sistematica mineraria di Strunz, che è obsoleta dal 1977.

Nella Sistematica dei lapis (Lapis-Systematik) di Stefan Weiß, che è stata rivista e aggiornata l'ultima volta nel 2018 e che si basa ancora su questa vecchia forma della sistematica di Strunz per rispetto dei collezionisti privati e delle collezioni istituzionali, il minerale è stato assegnato al sistema e al minerale nº VIII/A.08-200. In questa Sistematica ciò corrisponde alla classe dei "silicati e germanati" e lì alla sottoclasse "Nesosilicati con gruppi [SiO₄]", dove la wadalite insieme ad almandino, andradite, calderite, eltyubyuite, eringaite, goldmanite, grossularia, henritermierite, holtstamite, hutcheonite, hydrougrandite, irinarassite, jeffbenite, katoite, kerimasite, kimzeyite, knorringite, majorite, menzerite-(Y), momoiite, morimotoite, piropo, schorlomite, spessartina, toturite e uvarovite con le quali forma il "Gruppo dei granati" con il Sistema nº VIII/A.08.^[17]

Anche la 9ª edizione della sistematica minerale di Strunz, aggiornata l'ultima volta dall'Associazione Mineralogica Internazionale (IMA) nel 2024,^[18] classifica la wadalite nella classe dei "nesosilicati". Questo viene ulteriormente suddiviso in base all'eventuale presenza di altri anioni e alla coordinazione dei cationi coinvolti, in modo che il minerale sia classificato in base alla sua composizione nella suddivisione "Nesosilicati senza anioni aggiuntivi; cationi in coordinazione [6] e/o maggiore" dove, insieme ad almandino, andradite, calderite, goldmanite, grossularia, henritermierite, hibschite, holtstamite, katoite, kimzeyite, knorringite, majorite, momoiite, morimotoite, piropo, schorlomite, spessartina e uvarovite forma il "gruppo del granato" col sistema nº 9.AD.25.^[1]

La classificazione dei minerali Dana, utilizzata principalmente nel mondo anglosassone, classifica la wadalite nella classe dei "silicati e germanati" e lì nella sottoclasse dei "minerali nesosilicati". Qui è l'unico membro del gruppo senza nome 51.04.05 all'interno della suddivisione "Nesosilicati: gruppi SiO₄ solo con cationi in coordinazione [6] e/o maggiore".

La wadalite con la composizione idealizzata ${\displaystyle {\ce {^{[X]}Ca_{12}\,^{[T]}(Al_{10}^{3+}Si_4)O_{32}\,^{[W]}Cl_6}}}$  è l'analogo del silicio-cloro della clormayenite ${\displaystyle \mathrm {(^{[X]}Ca_{12}\,^{[T]}Al_{14}^{3+}O_{32}\,^{[W]}[Cl_{2}\Box _{4}])} }$ , dove ${\displaystyle {\ce {[X], [T]}}}$  e ${\displaystyle {\ce {[W]}}}$  sono le posizioni nella struttura della mayenite.^[7]

La composizione dei cristalli zonati a settori della località tipo differisce leggermente nei settori:^[19]

• {21-1}: ${\displaystyle {\ce {^{[X]}Ca_{12,01}\,^{[T]}(Al^{3+}_{7,88}Fe^{3+}_{0,99}Si_{4,51}Ti_{0,05}Mg_{0,56})O_{32,22}\,^{[W]}Cl_{5,55}}}}$ 
• {211}: ${\displaystyle {\ce {^{[X]}Ca_{12,05}\,^{[T]}(Al^{3+}_{8,42}Fe^{3+}_{0,85}Si_{4,20}Ti_{0,04}Mg_{0,44})O_{32,19}\,^{[W]}Cl_{5,38}}}}$ 

La carenza di cloro indica la formazione di cristalli misti con la clormayenite, corrispondente alla reazione di scambio:

• ${\displaystyle \mathrm {^{[T]}Si^{4+}+^{[W]}Cl^{-}=^{[T]}Al^{3+}+^{[W]}\Box } \,\,\,\,\,\,}$ , (clormayenite).^[19]

Il contenuto di Fe³⁺ è determinato dalla mescolanza di eltyubyuite secondo la reazione di scambio:^{[7][19][20][21]}

• ${\displaystyle {\ce {^{[T]}Al^{3+}= \,^{[T]}Fe^{3+}}}}$  (eltyubyuite)

e il contenuto di magnesio insieme all'eccesso di silicio (Si) sono dovuti a una formazione di cristalli misti con l'analogo Mg-Si adrianite ${\displaystyle {\ce {(^{[X]}Ca_{12}\,^{[T]}(Mg_5^{2+}Si^{4+}_9)O_{32}\,^{[W]}Cl^{-}_6)}}}$  corrispondente alla reazione di scambio:^[7][20]

• ${\displaystyle {\ce {2\,^{[T]}Al^{3+}= \,^{[T]}Mg^{2+}\,+ \,^{[T]}Si^{4+}}}}$ 

Un cristallo misto con un'alta percentuale di adrianite ${\displaystyle {\ce {(^{[X]}Ca_{12}\,^{[T]}(Al^{3+}_4Mg_3^{2+}Si^{4+}_7)O_{32}\,^{[W]}Cl^{-}_6)}}}$  è stato rilevato nel meteorite Allende.^[22][23]

La wadalite cristallizza con simmetria cubica nel gruppo spaziale I43d (gruppo nº 220) con 2 unità di formula per cella unitaria. Il cristallo misto naturale della località tipo ha il parametro reticolare a = 12,001 Å.^[13] Per la wadalite sintetica, è stato misurato a = 11,981 Å.^[12]

La struttura è quella della clormayenite. L'alluminio (Al³⁺) e il silicio (Si⁴⁺) occupano le posizioni ${\displaystyle {\ce {Z}}}$  tetraedriche circondate da 4 ioni ossigeno. Ognuna di queste gabbie è occupata da due ioni calcio (Ca²⁺) irregolarmente circondati da 6 ossigeni.^[11] Nel loro centro tra gli ioni calcio, le gabbie contengono uno ione cloro (Cl^-).^[7][13] La wadalite è stata trovata sotto forma di grani cristallini fino a 200 µm^[8]

La wadalite forma metamorfismo di contatto negli skarn a bassa pressione e ad alte temperature durante la trasformazione dei silicati di calcio e alluminio da parte di un fluido ricco di cloro.^[20][24] Altri ritrovamenti includono clinker di silicato di calce proveniente da cumuli di carbone bruciato e inclusioni di calcio-alluminio nelle condriti.

La località tipo della wadalite è un'inclusione metamorfica di skarn di contatto (xenolite) da un'andesite^[3] vicino a Tadano, nei pressi di Kōriyama nella prefettura di Fukushima, in Giappone.^[13] La wadalite, insieme a wollastonite, calcite, katoite, andradite, thaumasite, tobermorite e xonotlite, si trova qui nell'area marginale degli xenoliti, al confine con il nucleo di minerali nominalmente anidri (wollastonite, grossularia, andradite, gehlenite e idrossiapatite-hydroxylellestadite-cristalli misti). La wadalite si è formata qui dalla reazione della gehlenite con un fluido ricco di cloro. La zonazione settoriale indica una rapida crescita dei cristalli lontano dall'equilibrio chimico. Con un processo inverso, la wadalite è stata trasformata in katoite dal bordo e lungo le fessure.^[19]

Nella miniera La Negra vicino a Maconi (nei pressi di Cadereyta, Messico), la wadalite si trova nella regione di contatto di una diorite con calcare insieme a spurrite e rustumite ed è stata parzialmente convertita in idrogrossulare.^[4][24]

Negli xenoliti della leucite-tefrite del vulcano Bellerberg vicino a Ettringen e Mayen nell'Eifel vulcanico in Renania-Palatinato, Germania, la wadalite ricca di ferro si trova insieme a gehlenite, cuspidina, ellestadite, fluorite, ettringite, gesso e reinhardbrownsite.^[20]

Altri casi negli skarn sono gli xenoliti calcosilicati della caldera di Chegem nella Repubblica caucasica settentrionale di Cabardino-Balcaria in Russia.^[25]

Nel meteorite Allende, la wadalite è stata trovata in inclusioni ricche di calcio-alluminio (CAI) insieme a wollastonite, grossularia, monticellite, anortite e åkermanite. Si pensa che la wadalite si sia formata durante la conversione di åkermanite e anortite o grossularia da parte di un fluido contenente cloro.^[26]

La wadalite è stata trovata insieme a kumtyubeite, oldhamite e jasmundite in un nodulo di clinker di silicato di calce proveniente dagli scarti esauriti della miniera di carbone di Kalinin nel bacino del Donbass, in Ucraina.^[27]

Cristalli misti di clormayenite-wadalite sono stati rilevati in aggregati granulari di fluorellestadite e cuspidina nel cumulo di scorie della miniera di Baturinskaya-Vostochnaya-1-2.^[28]

Un evento simile è il cumulo di sterili bruciati delle miniere di carbone nel bacino carbonifero di Rosice-Oslavany, nel distretto di Brno-venkov nella Repubblica Ceca.^[25]

La wadalite è da trasparente a traslucida e sviluppa solo piccoli cristalli lucidi come il vetro, da grigio scuro a nero o da incolori a giallo lime di dimensioni fino a un millimetro. La forma cristallina è dominata dal triacistetraedro {211}.^{[13][19][20][24]}

• (EN) K. Tsukimura, Y. Kanazawa, M. Aoki e M. Bunno, Structure of wadalite Ca₆Al₅Si₂O₁₆Cl₃, in Acta Crystallographica, C49, 1993, pp. 205-207, DOI:10.1107/s0108270192005481.
• (EN) Y. Kanazawa, M. Aoki e H. Takeda, Wadalite, rustumite, and spurrite from La Negra mine, Queretaro, Mexico, in Bulletin of the Geological Survey of Japan, vol. 48, 1997, pp. 413-420.
• (EN) Evgeny V. Galuskin, Frank Gfeller, Irina O. Galuskina, Thomas Armbruster, Radu Bailau e Viktor V. Sharygin, Mayenite supergroup, part I: Recommended nomenclature (PDF), in European Journal of Mineralogy, vol. 27, n. 1, 2015, pp. 99-111, DOI:10.1127/ejm/2015/0027-2418. URL consultato il 30 marzo 2015 (archiviato dall'url originale il 2 aprile 2015).

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

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