Vecchi, Antichi, Antichissimi: Le Età dei Diamanti

Si dice che un diamante sia per – magari non proprio per – sempre, ma seppur non eterno, è certo che questa pietra abbia una “vita” molto molto lunga. Le tecniche scientifiche moderne stanno svelando aspetti geologici e cronologici sulla formazione di questi cristalli fatti di puro carbonio, esponendo fatti sorprendenti.

Le risposte che provengono dagli studi scientifici sono, comunque, mutevoli e spesso approssimative, in continua ridefinizione con l’introduzione e lo sviluppo degli strumenti a disposizione. Enormi passi avanti sono stati fatti nella comprensione dell’universo e di noi stessi, accelerati ulteriormente dall’avvento di Internet; molte sono ancora le sfide aperte. Anche geologia e gemmologia si sono avvalse di questi rapidi progressi. Nel mondo dei diamanti, per esempio, solo negli ultimi decenni si sono rese disponibili tecniche d’indagine che hanno permesso di far luce sull’origine e l’età di queste gemme. Alcune delle strategie investigative utilizzate sono ancora allo stato embrionale, ma i potenziali sviluppi futuri sono promettenti. Già allo stato attuale, le analisi fatte hanno condotto a risultati illuminanti.

Sfortunatamente, le tecniche utilizzate a questo scopo sono distruttive. Le inclusioni minerali devono essere estratte dall’interno delle pietre stesse in modo che possano essere caratterizzate, disciolte e analizzate per la loro composizione isotopica. Inoltre non è attualmente possibile ottenere dati conclusivi da una singola inclusione, quindi intere gemme vengono sminuzzate per poter raccogliere il maggior numero possibile di dettagli.

Lo spettrometro di massa è lo strumento analitico principe per la determinazione dell’età assoluta dei diamanti, ma vi sono altri apparecchi coinvolti nel macchinoso procedimento per giungere ai dati conclusivi. Questi sofisticati vengono tipicamente utilizzati nell’industria nucleare e nella geologia, tuttavia tali analisi sono molto lunghe (ci vogliono mesi), costose che pochissimi laboratori al mondo (Canada, Paesi Bassi, USA) sono attrezzati di macchinari, tempo e personale adatti per eseguirle. Gli esperimenti vengono portati avanti da studenti di dottorati o ricercatori con molto tempo a disposizione. Le procedure sono ancora piuttosto estese, anche perché queste tecniche risalgono a pochi decenni or sono, cioè ai primi anni ’80. Già dai primi studi, si era compreso che i diamanti erano molto più antichi delle loro kimberliti ospiti.  Oggi si sa, inoltre che, nella stessa miniera, spesso si trovano pietre di età molto diverse; cioè risalenti ad epoche di formazione differenti.

Le Datazioni Radiometriche

Sebbene il diamante sia composto principalmente solo da carbonio (tipicamente intorno al 99.95%), esso non può essere normalmente datato con la tecnica del 14C (detto anche Carbonio Quattordici) poiché questo elemento decade con un’emivita di soli 5.730 anni e quindi troppo breve per minerali con età che si misura in milioni o miliardi di anni (esistono delle eccezioni comunque). Invece, i geocronologi (gli scienziati che studiano l’età dei minerali) utilizzano inclusioni minerali come solfuro di ferro, clinopirosseno e granato che restano intrappolati all’interno del diamante. Queste minuscole particelle contengono talora isotopi (atomi con un numero di protoni, massa diverso rispetto all’elemento chimico originale). In particolare, alcuni di questi isotopi sono radioattivi e instabili; essi emettono particelle subatomiche per raggiungere uno stato di stabilità. È un processo statistico che segue una legge esponenziale. L’unità di misura più consueta di questo tempo di decadimento è l’emivita (emi in greco antico significa “metà”), o tempo di dimezzamento della radioattività e trasformazione in un altro elemento. Potendo misurare il rapporto tra le quantità di elemento originale (nucleo genitore) e di quello decaduto (nucleo figlio) si possono calcolare le età di minerali e rocce molto antichi. Nel caso del diamante ci si basa sulla presenza di Renio-Osmio, con emivita di 43 miliardi di anni e Rubidio (87 Rb)-Stronzio (87 Sr, 86 Sr) con emivita di 49.23 miliardi di anni per determinare l’età di queste gemme. L’ipotesi più semplice è che l’età ottenuta indichi per quanto tempo l’inclusione è rimasta intrappolata nel diamante, e quindi fornisca il tempo di formazione del cristallo stesso. Viene anche usato un altro sistema, che si basa sulla rilevazione di certi isotopi di elio, che hanno caratteristiche speciali.

La prossima settimana parleremo di: Eccezioni e misteri

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Dario Marchiori

Gemmologo ricercatore

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