La Terra è ricca di minerali, alcuni sono molto noti, come il diamante e il quarzo, per esempio, altri invece lo sono meno e gli utilizzi da parte dell’uomo sono i più disparati. Una cosa è certa: ancora oggi capita di scoprirne di nuovi e quando questo avviene è una grande emozione. Ce ne ha parlato Massimo Russo, ricercatore dell'Osservatorio Vesuviano, dell'INGV e “padre” della russoite, minerale così chiamato in suo onore. In questa occasione Massimo ci ha spiegato cosa sono i minerali rispondendo ad alcune nostre curiosità.
Massimo, cosa sono i minerali e qual è la differenza rispetto alle rocce?
Per minerale si intende un corpo solido omogeneo, rinvenibile natura, dotato di una composizione chimica più o meno definita e di una struttura atomica ordinata. I minerali derivano da processi di tipo inorganico e generalmente hanno forma solida, tranne nel caso del mercurio nativo. Alcuni sono formati da un solo tipo di elemento, è il caso dell’oro, per esempio, mentre altri sono il risultato della combinazione di più elementi legati tra loro in un composto chimico. La maggior parte dei minerali ha una struttura cristallina composta da atomi ordinati e da questa struttura ha origine la forma esterna del minerale, chiamata cristallo. Esistono anche dei minerali la cui struttura non è omogenea, detti amorfi. Per rocce si intende un aggregato di minerali differenti. Nella maggior parte dei casi sono eterogenee, composte cioè da più specie minerarie, possono essere tuttavia anche omogenee, formate cioè da un unico minerale, è il caso per esempio della dolomia, composta da dolomite e del calcare, composto da calcite.
Perché lo studio dei minerali e delle rocce permette di comprendere la storia della Terra?
Perché quasi tutto quello che ci circonda è di origine minerale, così come la terra che calpestiamo. Osservando con attenzione possiamo scorgere tanti dettagli del territorio. In una zona vulcanica lo studio delle stratificazioni e delle varie fasi ci permette di comprendere se quel vulcano è esplosivo, effusivo o misto, così come in una zona sedimentaria possiamo osservare se gli strati sono paralleli o se invece si mostrano contorti e piegati… tutti questi aspetti ci permettono di comprendere le dinamiche nel nostro pianeta.
Quali sono i minerali maggiormente presenti in natura? E quelli più rari?
I minerali maggiormente presenti in natura in genere sono quelli composti da elementi più abbondanti quali l'ossigeno, il silicio, l'alluminio, il ferro, il calcio, il sodio, il potassio e il magnesio: l'aggregazione di questi elementi, infatti, costituisce la maggior parte dei minerali presenti sul nostro territorio. Tra i più presenti troviamo il quarzo, che è un biossido di silicio, e la calcite, un carbonato di calcio. Per quanto riguarda, invece, i minerali più rari bisogna distinguere tra rarità relativa e assoluta. Quella relativa è, per esempio, quella che contraddistingue un minerale trovato una sola volta in una determinata località ma presente in tutto il mondo. Quindi è una novità relativa all'uomo e al luogo. Quando si parla di rarità assoluta invece ci si riferisce a quelle situazioni in cui un determinato minerale viene ritrovato una o poche volte in un numero ristretto di località, pensiamo ad esempio alla montesommite, rinvenuta esclusivamente presso il monte Somma, apparato eruttivo del Vesuvio.
In che direzione si muove la ricerca nel campo dei minerali? Ci sono nuove prospettive?
Per quanto riguarda direzione in cui si muove la ricerca esistono dei limiti perché quando si conduce un'analisi su un minerale si deve staccare un cristallino dalla roccia e questa operazione può essere complessa date, a volte, le sue ridottissime dimensioni. Per cercare di ovviare al problema si dovrebbe pensare, per esempio, a dei sistemi di micro campionature condotte da robot oltre che a sistemi di analisi compatibili con micro quantità di campioni. Oggi, infatti, le quantità di minerale da analizzare devono essere relativamente grandi. Come nuove prospettive esistono vari studi in corso d’opera, la mineralogia non è solo legata al ricercatore con il martelletto che va in giro per condurre le sue ricerche, questo è un passaggio fondamentale ma sarebbe riduttivo pensare che il tutto si esaurisca lì. Sono molto interessanti gli studi dei minerali condotti mediante un approccio interdisciplinare non solo geologico, ma anche chimico e fisico. Inoltre queste collaborazioni sinergiche permettono di effettuare studi come quelli che si stanno conducendo, ed esempio, al fine di valorizzare al meglio i terreni per la produzione di vini poiché un territorio ricco in alcuni elementi può essere maggiormente indicato per piantare determinati tipi di viti anziché altre.
Come vengono utilizzati i minerali?
Questi materiali sono utilizzati in vari campi come nelle costruzioni, nelle pavimentazioni (rocce), o nell’oreficeria e non solo. Pensiamo al diamante, per esempio, può diventare un bell’oggetto prezioso se puro, ma per la sua caratteristica durezza viene impiegato anche per la costruzione di seghe diamantate, utilizzando quelli di scarsa qualità. Pensiamo poi al suo polimorfo di bassa temperatura e pressione che è, la grafite, utilizzata per le mine delle matite. Una famiglia di minerali molto interessante sono i minerali del gruppo delle zeoliti, la cui struttura cristallina è caratterizzata di canali al suo interno, le varie specie aventi canali di sezione differente, possono essere utilizzate per la purificazione dei gas o delle acque. L’utilizzo dei minerali è veramente molto vasto!
Il tuo lavoro ha portato al ritrovamento di diverse specie mineralogiche nuove, ce n’è una che porta anche il tuo nome, la russoite. Come è stata fatta questa scoperta? Di che minerale si tratta?
La scoperta di un nuovo minerale è sempre una emozione chiaramente soprattutto perché in un primo momento non sai cosa hai di fronte. Durante l’indagine il minerale viene spaccato estratto dalla roccia e analizzato. Attraverso il confronto di dati chimici e cristallografici presenti nei database mineralogici si capisce che ci si trova davanti a qualcosa di nuovo. Poi una associazione internazionale (IMA) di professionisti altamente qualificati convalida la scoperta: si tratta di una enorme soddisfazione! La russoite è stata trovata in una campagna di ricerca mineralogica alla Solfatara di Pozzuoli nel 2014. Nel mio lavoro collaboro con dei colleghi del Dipartimento di Chimica dell'Università di Milano, che a mia insaputa hanno proseguito gli studi su questa specie: sapendo che sono un grande appassionato della Solfatara di Pozzuoli, su cui ho condotto la tesi di laurea e parte di quella di dottorato, me l’hanno dedicata… è stato un omaggio molto gradito! È un arsenito di cloro e ammonio semiidrato Si tratta di un sublimato: le esalazioni vulcaniche possono determinare la formazione di cristalli su superfici relativamente fredde vicine alla zona di fuoriuscita dei vapori, quindi passando dallo stato gassoso allo stato solido. Questo sublimato si forma a temperature superiori ai 150°C e forma cristalli isolati a contorno esagonale o riuniti a rosetta, non più grandi di 0.1-0.2 mm. Per concludere, nel campo della mineralogia nulla è dato per certo e molto c’è ancora da scoprire, ma ci vuole tenacia, passione e sacrificio; una frase che mi piace ripetere è: “Un minerale senza nome è solo un inutile pezzo di pietra”.