In prima approssimazione, la Terra può essere descritta come costituita, dall’interno verso l’esterno, dai seguenti componenti concentrici
-Nucleo interno solido (diametro circa 2700 km), del quale non esistono campioni dei quali si possa fare un’osservazione diretta. Si ritiene sia costituito da una lega di Fe-Ni più altri elementi
-Nucleo esterno liquido (diametro circa 2100 km), che si ritiene composizionalmente simile al nucleo interno, ma che la propagazione delle onde sismiche mostra essere allo stato liquido (magma).
-Mantello (diametro circa 2900 km, 84% ca. volume del pianeta), di composizione prevalentemente silicatica.
A sua volta suddivisibile al suo interno in funzione della stabilità delle fasi mineralogiche e delle proprietà reologiche al variare di temperatura e pressione
– Crosta
Continentale, dello spessore variabile fino a 70 km in corrispondenza di aree collisionali orogenetiche)
Oceanica: dello spessore variabile da 0 a 10 km, formata dalla solidificazione del magma generato dalla fusione parziale del mantello.
Di queste porzioni, con pochissime eccezioni, da un punto di vista gemmologico è di interesse la sola crosta, poiché è qui che si rinvengono le gemme e perché sono i processi geologici crostali che controllano la formazione e/o l’accumulo delle gemme inorganiche.
Anche i diamanti, la cui genesi avviene nel mantello, assumono un interesse gemmologico solo a seguito di processi che coinvolgono la crosta.
Le gemme sono delle georisorse e in quanto tali necessitano di potere essere sfruttate dall’umanità. Di conseguenza devono potere essere raggiunte ed estratte e ciò è possibile solo se si trovano in superficie o nelle sue prossimità. E questo è possibile solo se dei processi geologici crostali hanno permesso la genesi o il trasporto delle gemme in ambiente prossimo alla superficie.
MINERALI
Un minerale è un elemento o composto di origine naturale, quindi formato da processi geologici, generalmente cristallino, quindi caratterizzato da una distribuzione ordinata e periodica di atomi nello spazio, caratterizzato da una definita composizione chimica e da specifiche proprietà fisico chimiche.
In Natura esistono circa 4000 specie mineralogiche. Di queste solo una sessantina hanno caratteristiche tali da potersi considerare delle gemme. Di questi fanno parte sia elementi nativi (ad es. diamante (C) e metalli preziosi quali oro, argento, platinoidi) che composti (come ad es. le varietà gemmologiche di quarzo, berillo, corindone, zircone etc…)
ROCCE
Una roccia è un aggregato naturale, quindi formatosi a seguito di processi geologici, di minerali.
ln funzione dei processi geologici che determinano la formazione di una roccia si distinguono:
– Rocce ignee
– Rocce sedimentarie
– Rocce metamorfiche
La maggioranza delle gemme è costituita da una singola specie mineralogica. Tuttavia, esistono rare eccezioni: i lapislazzuli sono una roccia metamorfica che contiene una significativa frazione di lazurite che è l’origine del caratteristico colore blu. L’ossidiana è un
vetro vulcanico che può presentare caratteristiche gemmologiche.
LE ROCCE IGNEE
Si suddividono in
-Rocce plutoniche. Formate per la cristallizzazione di minerali da un magma liquido in profondità per lento raffreddamento. Generalmente la cristallizzazione è frazionata, vale a dire che alcuni minerali cristallizzano prima di altri in funzione delle condizioni di temperatura, pressione e composizione chimica del sistema.
-Rocce vulcaniche. Formate per la rapida solidificazione del magma a causa di un brusco raffreddamento eventualmente accompagnato a decompressione (ad es. per una rapida risalita) o per l’espulsione di lava in ambiente atmosferico. Sono generalmente caratterizzate da minerali immersi in una frazione variabile di matrice vetrosa.
La maggioranza delle specie minerali di interesse gemmologico si forma a seguito dei processi che generano rocce ignee intrusive o effusive: ad es. feldspati, quarzo, berillo, zircone, topazio…
LE ROCCE SEDIMENTARE
Si formano per la litificazione di clasti non consolidati a seguito del processo di diagenesi che ha come risultato finale la formazione di una roccia coerente, cioè consolidata.
Si possono distinguere tre categorie in funzione dell’origine dei sedimenti
-Rocce detritiche. I clasti derivano dell’erosione meccanica di rocce pre esistenti.
-Rocce di origine chimica. I sedimenti derivano dalla precipitazione chimica per sovrasaturazione di un sale in soluzione
-Rocce organogene. I sedimenti sono di origine organica, come i frammenti di gusci calcarei o silicei
Se si eccettuano le gemme organiche e l’opale, i processi sedimentari non sono processi primari di formazione di gemme: vale a dire che una gemma non si forma a seguito della formazione di una roccia sedimentaria
come invece può avvenire per le rocce ignee o metamorfiche.
Tuttavia, i processi sedimentari posso avere un ruolo significativo nella formazione di depositi di gemme.
Se una roccia in fase di erosione contiene minerali relativamente densi, questi vengono trasportati in sospensione da un flusso di acqua (torrente, fiume) solo se sufficientemente elevato. Qualora il flusso dovesse diminuire, i minerali più densi possono depositarsi e quindi
concentrarsi dando luogo a un deposito alluvionale.
LE ROCCE METAMORFICHE
Le rocce metamorfiche si formano per la trasformazione di rocce pre esistenti, sia ignee che sedimentarie, soggette a condizioni di temperatura e pressione diverse da quelle di formazione (metamorfismo regionale) o per contatto con fluidi o magmi (a temperature elevate) di composizione chimica radicalmente diversa (metamorfismo di contatto).
I fenomeni geologici che possono indurre metamorfismo sono diversi, per esempio fenomeni tettonici, come la subduzione o la collisione di due placche continentali, posso portare una roccia in profondità a condizioni di P e T molto diverse da quelle di formazione. In tali condizioni può avvenire una semplice ricristallizzazione e/o riorientazione dei minerali (ricristallizzazione della calcite nel metamorfismo dei calcari in marmi), più comunemente
però tali fenomeni sono associati a reazioni chimiche che cambiano completamente le associazioni mineralogiche.