Caratterizzazione geologica, mineralogica e geochimica di vulcaniti alterate per la formazione di ceramiche vetrificate, Caprile (prov. di Biella)

L’oggetto di studio del presente lavoro di tesi è rappresentato dai depositi ignimbritici d’età permiana affioranti nella cava d’inerti della ditta ELIS S.N.C. di Enzo e Paolo Renati, sita presso l’abitato di Caprile in Val Sessera (Prov. di Biella). Tale litologia presenta un anomalo arricchimento in sodio. La natura di questo arricchimento non era nota, pertanto lo scopo principale del presente lavoro è consistito nella caratterizzazione mineralogica, petrografica, tessiturale e geochimica delle vulcaniti permiane più o meno alterate presenti in cava, per cercare di comprendere le possibili cause di tale arricchimento anomalo di alcali. Un ulteriore aspetto indagato è stato la valutazione del possibile utilizzo di queste vulcaniti come fondenti nella produzione di ceramiche vetrificate. L’area oggetto di studio si colloca all’interno della formazione geologica denominata “Complesso dei porfidi quarziferi del Biellese”. Questa formazione fa parte della copertura permo-mesozoica del Massiccio dei Laghi. Nell’area di cava le rocce esposte sono rappresentate essenzialmente da facies di flusso piroclastico (ignimbriti riolitiche più o meno alterate). La parte settentrionale della cava è caratterizzata da depositi ignimbritici violacei massici con scarse evidenze di strutture di flusso ed apparentemente non alterati. La parte centro-meridionale è invece caratterizzata da rocce tufaceo-ignimbritiche di colore da grigio a bruno, spesso completamente afiriche, le quali risultano variamente alterate in un materiale microcristallino rosa, che rappresenta il prodotto di alterazione più vistoso. Tutto l’ammasso roccioso presenta sistemi di giunti e fratture concordi con le direttrici della vicina Linea della Cremosina. L’analisi microscopia ha permesso di riconoscere una struttura porfirica con fenocristalli di quarzo, feldspati e plagioclasi (più o meno sericitizzati), biotite lamellare, glass shards variamente ricristallizzate e xenoliti di varia natura (graniti, metamorfiti del basamento, ecc.), immersi in una massa di fondo da criptocristallina a vetrosa talora contenente sferuliti di devetrificazione. La massa di fondo risulta però spesso completamente ricristallizzata a causa della crescita di aggregati di minerali di neoformazione. A nicol incrociati si osservano sia strutture a feltro finissimo senza orientazioni cristallografiche preferenziali, sia strutture raggiate, sia strutture “pseudo-pecilitiche” caratterizzate da crescite di individui tozzi, con bordi irregolari e frastagliati, otticamente coerenti ma ricchi di fini zone ad orientazione ottica variabile che appaiono come inclusi. L’analisi qualitativa dei profili diffrattometrici mette in luce che tutte le litologie affioranti in cava sono composte da quarzo, albite, K-feldspato e muscovite a cui si associano ossidi di ferro (magnetite ed ematite), calcite, clorite, illite, pirite e caolinite. Le osservazioni tramite microscopio elettronico a scansione (SEM) ed analisi microchimiche con sistema EDS hanno chiarito la natura degli aggregati microcristallini che hanno sostituito la massa di fondo. Si tratta di concrescite finissime di albite pura, albite pura + K-feldspato ± quarzo che si sono formati a spese dell’originaria massa di fondo vetrosa delle vulcaniti. Tra i minerali accessori sono stati individuati finissimi aggregati di magnetite cubica a sostituzione pseudomorfa di lamelle di ematite (musketizzazione) e disseminazioni di fini plaghe di barite interstiziali agli aggregati di feldspato. I diagrammi, basati sul confronto tra elementi maggiori, minori ed in tracce, tra rocce metasomatizzate e rocce non metasomatizzate, mettono in luce il forte arricchimento in alcali, principalmente Na, e mostrano affinità con i trends geochimici riconosciuti in letteratura. Per quanto riguarda gli aspetti geologici, mineralogici e geochimici di queste rocce, si può concludere che esse rappresentano una porzione del complesso vulcanico tardo-paleozoico, la quale ha subito un profondo processo di alterazione/metasomatosi alcalina post-deposizionale ad opera di fluidi idrotermali comparabile con un’alterazione tipo “episienite”. Un possibile veicolo di tali fluidi caldi potrebbe essere stato la vicina linea della Cremosina. Per quanto riguarda l’aspetto economico, le vulcaniti studiate sono potenzialmente esse stesse materie prime come rocce industriali in virtù della loro ricchezza di alcali, in particolare Na, poichè il loro carattere alcalino le rende particolarmente adatte a fungere da materiale basso-fondente per la produzione di ceramiche vetrificate (grès porcellanato). I test ceramici di cottura hanno messo in evidenza l’ottima fusibilità e le buone proprietà tecniche del materiale a temperatura tra 1120°C e 1160°C. L’unico aspetto negativo, dal punto di vista commerciale è l’abbondanza degli elementi cromofori (ad es., Fe) che conferiscono al prodotto cotto un colore da rosso a bruno scuro, che contrasta con le esigenze di mercato.