APPLICAZIONE DELLA LUMINESCENZA INDOTTA DA FASCI DI ELETTRONI (CL) E IONI (IBIL) PER STUDI DI PROVENIENZA DI LAPIS LAZULI

Il lavoro svolto in questa tesi ha riguardato la caratterizzazione di campioni in lapis lazuli, provenienti da alcuni dei principali siti di estrazione di questa roccia, con lo scopo di trovare dei marker per la loro univoca identificazione. Il lapis lazuli è una roccia metamorfica, dall'inconfondibile colore blu; è classificato nel gruppo della sodalite ed è composto da una vasta associazione di minerali fra cui il principale è la lazurite. Il lapis lazuli è sempre stato considerato una roccia dal gran valore artistico; fin dall'antichità i popoli dell'Asia Minore lo utilizzavano per i più pregiati oggetti, sia per uso quotidiano che religioso, i reperti più antichi risalgono al III millennio a.C. Nel Rinascimento i più importanti artisti ne hanno fatto il pigmento dei grandi cieli azzurri e dei manti delle Vergini, come nella Cappella Sistina di Michelangelo. I principali siti di estrazione nel mondo sono: Sar-e-sang, in Afghanistan, il Pamir, nel Tajikistan, a poco meno di 100 km dalle miniere di afghane, e quelli più distanti delle Chagai Hills, nel Pakistan o del Lago Baikal in Siberia. Con la scoperta delle Americhe si venne poi a conoscenza anche delle miniere cilene di Ovalle. Il molteplici dubbi intorno ai siti di estrazione hanno dato il via a questo progetto, che parte dalla collaborazione con l'Università di Firenze e l'INFN - LABEC di Firenze, con l'intento di studiare e caratterizzare i campioni di roccia in lapis lazuli e gli oggetti della ¿Collezione Medicea¿, conservati presso il Museo di Storia Naturale di Firenze. In questa tesi illustreremo i risultati ottenuti attraverso studi di luminescenza sui campioni. La luminescenza è l'emissione luminosa di un materiale che viene bombardato con un fascio di elettroni (catodoluminescenza, CL), o di ioni (ionoluminescenza, IL). La catodoluminescenza permette di evidenziare e rintracciare le fasi minerali in base al colore di luminescenza, il cui spettro presenta picchi caratteristici; l'analisi si svolge con i campioni in vuoto, ed è stata perciò utilizzata per studiare le sezioni sottili montate su un particolare vetrino. La ionoluminescenza (le cui analisi ci sono state possibili grazie alla gentile collaborazione dell' INFN - LABEC di Firenze) misura anch'essa gli spettri di luminescenza dei materiali, ma può essere applicata anche in aria; è stata quindi impiegata per lo studio degli oggetti della ¿Collezione Medicea¿ e per confermare i dati ottenuti in catodoluminescenza. Le analisi in catodoluminescenza a freddo hanno permesso di ottenere immagini, che hanno evidenziato i colori di luminescenza di ciascun minerale; da queste mappe si sono scelte le aree delle quali misurare lo spettro di emissione, attraverso analisi di catodoluminescenza a caldo. In parallelo con la microanalisi, si sono potuti associare spettri e colori di luminescenza per ogni minerale. Gli spettri CL hanno mostrato generalmente affinità fra le stesse fasi di campioni di provenienza diversa. Sono stati però trovati due elementi discriminanti. Una banda di emissione nel range dell'UV, intorno a 360 nm, caratteristica di una fase (probabilmente della famiglia delle cancriniti) presente nei campioni del Pamir e non rilevata in quelli afghani, cileni, siberiani e la presenza del picco molto intenso della wollastonite (565 nm), nei soli campioni cileni. Le analisi in ionoluminescenza (IL), hanno confermato la validità degli spettri CL e la presenza della banda ultravioletta nei campioni del Pamir. Le indagini da noi condotte sono state un primo passo verso la definizione di criteri univoci di distinzione fra i vari lapis lazuli. La scelta di tecniche non distruttive è stata voluta per una futura applicazione di questi metodi su oggetti d'arte in lapis lazuli e per una loro caratterizzazione.