Nas rochas magmáticas, a formação dos minerais resulta do arrefecimento e da solidificação do magma. Se o arrefecimento for lento, existem condições para que os cristais, que se irão desenvolver a partir daquela massa de fusão, sejam observáveis à vista desarmada. Pelo contrário, se as condições nas quais os magmas solidificam conduzirem a um arrefecimento bastante rápido, não existem condições para se formarem cristais bem desenvolvidos.
Os minerais ocorrem na natureza sob a forma de cristais. As unidades básicas dos minerais, ou seja, os átomos, iões e moléculas, dispõem-se de forma ordenada e regular na sua estrutura interna. Em condições ideias, estas organizações internas manifestam-se na sua forma exterior, formando minerais delimitados por superfícies planas. Na situação oposta, formam-se minerais informes, ou seja, sem superfícies planas. Assim definem-se três tipos de cristais:
– cristal euédrico: se o mineral é totalmente limitado por faces bem desenvolvidas;
– cristal subédrico, se o mineral apresenta parcialmente faces bem desenvolvidas;
– cristal anédrico, se o mineral não apresenta qualquer tipo de faces.
Um cristal pode ser definido como um sólido homogéneo de matéria minerak que, sob condições favoráveis de formação, pode apresentar superfícies planas e lisas, assumindo formas geométricas regulares. Por sua vez, a matéria amorfa ou vítrea caracteriza-se pela ausência de ordenação interna. Na matéria amorfa as unidades básicas, átomos, iões e moléculas, que a constituem estão dispostos de uma forma totalmente aleatória.
As propriedades químicas dos minerais estão intimamente relacionadas com a sua composição química, com a natureza dos átomos, iões e moléculas que os constituem, bem como com a sua estrutura interna.
As olivinas, são um mineral magmático, cuja composição química é formada por ferro, magnésio e sílica. Dada a semelhança de tamanhos entre os átomos de ferro e os de magnésio, eles podem intersubstituir-se na estrutura cristalina, de forma parcial ou total. Neste último caso formam-se olivinas puras: uma constituída por ferro e sílica e outra formada por magnésio e sílica. Entre estes dois extremos todas as composições são possíveis, sem que, no entanto, ocorram transformações a nível de arranjo e disposição da estrutura cristalina. Neste caso designa-se isomorfismo.
No caso do ramo da plagioclases da Série de Bowen, a passagem de um mineral para outro é contínua, já que a sua estrutura cristalina mantém-se a mesma. Apenas a composição química varia, pela gradual substituição dos átomos de cálcio por átomos de sódio, o que permite obter os diversos termos isomorfos das plagioclases.
Em outros casos, porém, existem minerais que apresentam a mesma composição química, mas estruturas cristalinas diferentes. Por exemplo o mineral diamante, que é formado apenas por carbono, e o mineral grafite que é igualmente constituído por átomos de carbono. Devido às diferentes condições, tanto físicas, tanto químicas, que presidem à formação destes dois minerais, as formas cristalinas que apresentam são totalmente distintas, o que se reflete numa das suas propriedades físicas, a dureza. O diamante é o mineral mais duro que se conhece. Pelo contrário, a grafite é um mineral de baixa dureza, que é utilizado na elaboração dos lápis e das lapiseiras.
Os minerais que apresentam a mesma composição química, mas que possuem uma estrutura interna diferente, são designados por minerais polimorfos.
Durante o arrefecimento magmático, um dado mineral, uma vez formado, tem tendência a reagir com o líquido magmático, se permanecer em contacto com ele. Assim, será reabsorvido e, no seu lugar, surgirá, a uma temperatura mais baixa, o termo seguinte da sua série. A sequência termina com a cristalização do quartzo, se, esgotados todos os outros componentes do magma, o líquido magmático final for constituído exclusivamente por sílica.
Dado que os primeiros minerais a cristalizar são os mais densos, eles podem depositar-se, por gravidade, na base da câmara magmática, sendo preservados até ao final da cristalização. Pelo contrário, os elementos mais leves tendem a acumular-se nas partes mais altas do reservatório, ajudados, ainda, pela ascenção de compostos voláteis, como o vapor de água e o dióxido de carbono. Esta diferenciação gravítica faz com que, terminada a cristalização de um magma, se possam encontrar em diferentes localizações, numa câmara magmática, diversas rochas, umas mais densas, com mais ferro, magnésio e cálcio em posição inferior e outras menos densas, enriquecidas em silício, alumínio, sódio e potássio, em posições menos profundas. Esta possibilidade faz surgir, durante o arrefecimento magmático, produtos ou fracções magmáticas diferentes entre si e diferentes do magma parental decorre, portanto, da ação combinada da cristalização fraccionada e da diferenciação gravítica.
