Ganga fine minerals: Perchè i diamanti rosa sono rosa?

The Graff Pink Diamond. Venduto per 46 milioni di dollari in una asta di Sotheby's nel 2010.

Ho recuperato e tradotto un bell´articolo scritto da Eloise Gaillou, una delle collaboratrici del museo di storia naturale di Los Angeles, con alle spalle un dottorato in geologia con ricerche specifiche proprio sui diamanti e gli opali. L´articolo parla dei diamanti rosa, i più preziosi in assoluto. L´autrice ha studiato per oltre 5 anni quali sono i fattori che portano queste pietre a colorarsi di rosa. Alla fine del post ho lasciato un piccolo glossario che vi può aiutare a capire meglio l'articolo.

Segue l'articolo tradotto in italiano:

Perché i diamanti rosa sono rosa?

Suona come una domanda di un trivial, vero? Bene, la risposta è no. Ma prima di tutto lasciatemi presentarvi alcune celebrità e i prezzi record che hanno raggiunto nelle ultime aste:

Il 'Graff Pink diamond' venduto per 46 milioni di dollari nel 2010 in una asta di Sotheby's. Si tratta della gemma più cara mai venduta in un asta. Questo diamante è di tipo IIa (ovvero senza impurità di azoto detettabili analizzandolo con uno spettroscopio a infrarossi) classificato come 'eccezionale rosa intenso' (foto di Sotheby's).

Il 'Martian Pink diamond' (n.d.t. diamante rosa marziano) di 12.04 carati venduto nel Maggio del 2012 in un'asta di Christie per 17.4 milioni di dollari. Si tratta di un'altro esempio di raro diamante di tipo IIa, anch'esso classificato come 'eccezionale rosa intenso' (foto di Christie).

Il 'Fancy Intense Purplish-Pink diamond' di 8.20 carati venduto in un'asta di Christie nel 2011 per 2.042.500 dollari.

Cos'è tutta questa agitazione in relazione ai diamanti rosa? Sono così rari da giustificare il loro prezzo?

Bene, per essere onesti, i diamanti rosa sono uno degli ultimi misteri scientifici. Ho condotto ricerche su questa materia negli ultimi 5 anni, e io e i miei colleghi siamo arrivati a una maggiore conoscenza di questi diamanti. Sembrerebbe che l´ambiente geologico abbia molto a che fare con l´origine del colore. I diamanti rosa non nascono con questo colore: si tratta di un processo post-crescimento che avviene nell´agitato e turbolento mantello terrestre e che permette ai diamanti di acquisire questo tonalità.

Segue un breve sommario delle ricerche che ho condotto con i miei colleghi nello Smithsonian Institute e nel Naval research Lab:

La natura del colore rosa nei diamanti naturali

Fig.1: Il 'Kajanjian Red diamond' è solo un diamante con una tonalità rosa molto intensa. L'origine del suo colore è simile a quella dei diamanti rosa pallido. I diamanti rossi sono estremamente rari, e questo esemplare di 5.05 carati è tra i 3 più grandi al mondo mai lapidati. (Foto di Tino Hammid).

L'origine del colore rosa, che qualche volta presenta dei riflessi violacei o una tonalità scura (qualche volta descritta come rossa, per esempio il diamante 'Kajanjian', vedi figura 1), continua senza essere conosciuto completamente. La deformazione plastica (una deformazione di materiale senza rotture) è conosciuta per giocare un ruolo importante nello sviluppo di lamelle o grani rosa all´interno di diamanti incolori: in quasi tutti i diamanti rosa il colore non è omogeneo, bensì, le aree rosate e incolori si alternano. Queste aree rosa sono quelle dove si localizzano le deformazioni maggiori all´interno del minerale.

Il colore è il risultato di una larga banda di assorbimento situata a 550-560 nm che assorbe la maggior parte dello spettro visibile eccetto il rosso. Finora, la causa di questa caratteristica di assorbimento è sconosciuta, e sfortunatamente, il centro di assorbimento, o un altro difetto che è responsabile per l´assorbimento, non sembra essere attivo in nessun'altra modalità spettroscopica.

Nei nostri studi (Gaillou et al., 2010), ci siamo accorti che ci sono due tipi distinti di tipi Ia (ovvero che contengono aggregati di impurità di azoto) di diamanti rosa (n.d.t.: i diamanti si classificano in 4 gruppi: Ia, IIa, Ib, IIb):

Gruppo 1: Diamanti rosa naturali provenienti da Argyle in Australia e da Santa Elena in Venezuela.

Anche se il diamante grezzo sembra essere omogeneo nel colore (Fig. 2), quando tagliato nella giusta direzione è possibile vedere le aree rosa formate per bande rosate che si trovano all´interno di un diamante incolore (Fig. 3)

Fig. 2: un diamante rosa proveniente da Argyle in Australia

Fig. 3a: fetta del diamante rosa proveniente da Argyle, tagliato perpendicolarmente alla granulazione rosa. Fasce ondulate e alternate di rosato e incolore sono visibili.

Fig 3b: La stessa fetta di dimante rosa proveniente da Argyle, vista attraverso un filtro polarizzatore. La tensione residua rappresentata per la birifrangenza anomala (n.d.t. i diamanti sono isotropi, ovvero con una birifrangenza nulla, ma questo esemplare presenta una birifrangenza detta anomala causata per la tensione che esiste tra gli atomi di carbono) segue la direzione principale del colore rosa.

Gruppo 2: Diamanti rosa naturali provenienti da altre località (incluso: Brasile come si può vedere nella figura 4, Canada, Siberia, Sudafrica e Tanzania).

Per questi diamanti, il colore rosa è ristretto a lamelle rosate contenute all´interno di un diamante incolore (vedi fig. 5)

Fig. 4: Diamante grezzo proveniente dal Brasile.

Fig. 5: fetta di diamante rosa del gruppo 2

Fig 5b: stesso diamante, angolo più amplio, con un filtro polarizzatore in mezzo.

Fig.5c: Stesso diamante, in mezzo a un filtro polarizzatore. È chiaro che la alta tensione rimanente è localizzata nelle lamelle rosa e intorno a loro.

Questi due gruppi presentano caratteristiche spettroscopiche che sono differenti (mediante spettroscopia Raman, catodoluminescenza, fotoluminescenza); sono ampliamente descritte in Gaillou et al. (2010).

Esempi di immagini di catodoluminescenza sono riportati nelle fig. 6 e 7. In questi casi, tuttavia, tutti i difetti involvono aggregati di azoto associati con vuoti (come nel nuovo centro di 405.5 nm e il noto centro H3).

Fig. 6: Immagine di catolumiscenza di un diamante rosa (gruppo 1). In blu: settori di crescimento (centri N3), in verde: centri H3 descrivendo un modello a forma di spina di pesce.

Fig. 7: Immagine di catadoluminescenza di un diamante rosa (gruppo 2).

Le lamelle rosa emettono un verde CL (i centri H3 più un meno intenso centro di 405.5 nm), mentre il diamante incolore emette una luminescenza blu (dalla banda blu, anche conosciuta come banda ''A''). Per il secondo gruppo di diamanti, è stato suggerito recentemente (Mineeva et al., 2009) e inseguito confermato (Gaillou et al., 2010; Titkov et al., 2012) che la deformazione plastica e il successivo appaiamento si manifestano con la presenza di coppie di piani gemelli. Nessuno studio similare è stato condotto sui diamanti rosa del gruppo 1 finora, in questo modo possiamo solo speculare che avvenga un processo simile a quello dei diamanti del gruppo 2.

Abbiamo ipotizzato che per accogliere la deformazione, il gemellaggio meccanico ha luogo, fatto che crea anche dei vuoti. Con il tempo e l'alta temperatura esistente nel mantello terrestre, i vuoti creati presso i gemelli possono muoversi vicino a degli aggregati di Azoto (qui, molto probabilmente aggregati ''A'') per formare il nuovo centro di 405.5 nm, il centro H3, e il centro responsabile per il colore rosa. Le differenze nelle caratteristiche delle deformazioni plastiche, e le risultanti proprietà CL, per i due gruppi possono essere correlate alle particolari condizioni geologiche nelle quali i diamanti si sono formati. I diamanti rosa provenienti da Argyle e da Santa Elena sono estratti da ''giovani'' crateri Proterozoici, che hanno registrato delle alte attività geotermali circa 1.6 Ga (n.d.t. Ga è una unità di misura del tempo geologico e sta per giga annum, ovvero 1,6 miliardi di anni fa). Infatti, questi diamanti presentano le traccie tipiche di esposizione a alte temperature (come un elevato tasso di azoto aggregato... e un intensa deformazione plastica). Diamanti provenienti da altre località hanno avuto origine principalmente in vecchi crateri del periodo Archeano, a temperature comparativamente più basse.

Per saperne di più, scarica il pdf completo dell'articolo.