Profilo di storia della mineralogia

 


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Nuovi metodi di analisi

 

 

Spettroscopio IR e Raman

J. Lecomte e Cl.Duval pubblicano nel 1943 i primi lavori relativi agli spettri d’assorbimento IR ottenuti sulla goethite,manganite, brucite,diaspora e idrargillite. J. Lecomte costruì peraltro il primo spettrografo a registrazione fotografica. Gli spettri IR permettono una buona caratterizzazione degli elementi volatili (OH, raggruppamenti C03--, etc) contenuti nei minerali, e sono divenuti un metodo essenziale per lo studio dei minerali troppo piccoli per essere analizzati al microscopio ottico, in particolare nelle rocce sedimentarie (minerali delle argille).

Si tratta di spettroscopia molecolare, che utilizza tecniche complesse (trasformazione di Fourier) per l’analisi del segnale ( deconvoluzione degli spettri = FTIR)

Possiamo avvicinare alla spettrometria IR una spettrometria molecolare, la spettrometria Raman, che vede attualmente un grande sviluppo in alcuni settori molto specializzati della mineralogia, in particolare la gemmologia e lo studio delle inclusioni fluide. L’effetto Raman, che corrisponde ad un certo spostamento della lunghezza d’onda di una radiazione luminosa per interazione molecolare, è conosciuto dagli anni 30 , ma non è stato utilizzato in mineralogia fin quando non è comparsa una sorgente luminosa sufficientemente potente e coerente (laser). I vantaggi sono numerosi (analisi rapida e non distruttiva su campioni di piccola taglia), ma le analisi sono possibili soltanto sulle sostanze chiamate "attive". Ne sono escluse le composizioni puramente ioniche ( e.g. elementi nativi, cloruri), come le sostanze fluorescenti, che mascherano l’effetto Raman e impediscono tutte le misura.

Metodi di ablazione: Ablazione Laser, SIMS

In queste tecniche, il fascio di particelle o una radiazione laser di potenza sufficiente sono utilizzati per estrarre ioni o particelle dalla superficie e analizzarle allo spettrometro di massa (SIMS=Secondary Ion Mass Spectrometry).Possiamo accedere a elementi particolarmente importanti per comprendere gli scambi geochimici nelle rocce del mantello:terre rare, isotopi, etc. o analizzare dei sottili strati in superficie, per seguire i fenomeni di dissoluzione e di alterazione. L’analisi allo spettrometro di massa è particolarmente adatta alla misura dei rapporti isotopici, dunque alla datazione su campioni puntiformi (zirconi).

Mineralogia teorica

La mineralogia ha stimolato numerosi lavori teorici, molti dei quali si riferiscono alla fisica dello stato solido.

Citiamo due esempi, le associazioni di cristalli (geminati) e il fenomeno dell’ epitassia.

I geminati

I geminati sono degli insiemi complessi, che risultano dalla giustapposizione di più individui che seguono una legge di orientamento ben preciso.Numerosi mineralogisti hanno rivolto la loro attenzione sulla loro origine: meccanica, per scorrimento o giustapposizione. Nel 1904, Friedel enuncia una legge generale sul prolungamento del reticolo periodico attraverso i differenti cristalli che costituiscono il geminato. L’edificio geminato ha dunque una simmetria inferiore a quella dei cristalli isolati, ma entrambi hanno in comune gli elementi di simmetria del geminato

 Nel 1928, J. Drugman pubblica alcuni lavori importanti concernenti i feldspati, le associazioni cumulative dei geminati nell’ortoclasio così come i geminati di Zinnwald nei quarzi bipiramidati.

Ungemach si è interessato ai geminati del realgar di Matra, mentre studi comparabili erano stati fatti sul blenda e tetraedrite da St.Etienne de Baigorry. Nel 1965, Curien e Bondot estesero questo campo di ricerca ai composti chimici, e studiarono i geminati a rosa, ginocchio e stella nel cromato di potassio artificiale.

Nel 1970, Dussausoy e Wandji descrivono il geminato del disiliciuro di ferro.

Altri lavori hanno mostrato come descrivere un geminato perfetto per meriedria reticolare. A partire da questi dati, Waintal e Sivardière hanno potuto realizzare la notazione dei geminati con l’aiuto delle rappresentazioni reali delle dimensioni dei gruppi puntiformi. Questa notazione permette di esaminare tutte le forme di geminati possibili in una oloedria data.

Epitassia

L.Royer nel 1953 designa con il termine epitassia, l’orientamento di un cristallo che si deposita sopra un minerale di specie differente. Questo orientamento , conseguenza di specificità comuni ai due cristalli, necessita di due condizioni.

(1) l’esistenza, nei due reticoli, di una maglia semplice o multipla quasi identica in forma e dimensione.

(2) gli ioni del cristallo orientato, sostituiscono gli ioni del cristallo supporto della crescita, sono tutti delle stesse polarità.

In laboratorio, si sono così realizzati numerosi raggruppamenti epitassici, verificando che questi erano più facili su cristalli di durezza inferiore a 4. Nel 1978, R. Kern pubblica il riassunto di venti anni di lavori, mettendo in evidenza la necessità del calcolo termodinamico per prevedere certi generi di crescita epitassica.

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Testi del Progetto Euromin, tratti dal sito http://euromin.w3sites.net/

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