CONTRIBUTI SCIENTIFICI

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CONTRIBUTI SCIENTIFICI

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Ricercatori, gemmologi, operatori e semplici appassionati saranno coinvolti in una vera e propria kermesse

gemmologica all’insegna dell’informazione, della formazione e dell’aggiornamento in un settore in continuo

e costante mutamento. Indispensabile momento di confronto, l’appuntamento, che si terrà nella sede del

prestigioso ateneo del capoluogo pugliese, vuole innanzi tutto favorire il dialogo tra le diverse realtà che da

sempre rendono vivace il comparto gemmologico nelle sue oramai infinite sfumature attraverso gli

interventi di una molteplicità di relatori che si alterneranno interagendo con il pubblico.

Un’occasione unica per tutti, in cui verranno presentati casi di studio utili a sottolineare l’apporto delle

metodiche scientifiche ed il recente sviluppo di tecniche non invasive e non distruttive ai fini dello studio di

oggetti e materiali d’interesse gemmologico.

Particolare attenzione sarà dedicata ai recenti progressi tecnologici e scientifici che consentono di

identificare la genesi e la provenienza delle gemme, di distinguere quelle naturali da quelle di sintesi e di

riconoscere i possibili trattamenti per facilitarne il commercio nonché la tracciabilità. Elementi da non

trascurare nel mercato odierno che ha maggiore consapevolezza dell’importanza dell’etica e della

trasparenza.

Ciò si traduce nella riduzione del rischio di frode, che, nei fatti, può rappresentare per il settore di

riferimento un’ulteriore opportunità per tracciare in maniera sicura e inconfutabile l’origine del materiale

gemmologico inteso come naturale, sintetico, di coltura o artificiale, lungo tutta la cosiddetta ‘catena del

valore’, dal momento in cui viene estratto o prodotto in laboratorio fino a quello della vendita finale, ove

emerge che professionalità e competenza sono fattori determinanti nel rapporto con il mercato.

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Comitato Scientifico e Organizzatore

Giovanna Agrosì (Uniba)

Giovanni Andreozzi (Uniroma1)

Germana Barone (Unict)

Ferdinando Bosi (Uniroma1)

Diego Gatta (Unimi)

Annalisa Martucci (Unife)

Paolo Mazzoleni (Unict)

Fabrizio Nestola (Unipd)

Loredana Prosperi (IGI)

Gioacchino Tempesta (Uniba)

Comitato organizzatore locale

Giovanna Agrosì

Gioacchino Tempesta

Giuseppe Elettivo

Floriana Rizzo

Domenico Romanelli

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SOMMARIO

The geology and genesis of gem ruby deposits ............................................................................................................. 6

Gaston Giuliani................................................................................................................................................... 6

Meccanismi di formazione del colore negli spinelli ...................................................................................................... 8

Giovanni B. Andreozzi1, Veronica D’Ippolito1, Henrik Skogby2, Ulf Hålenius2, Ferdinando Bosi1 ...................... 8

Sulle tecniche non distruttive in gemmologia: la diffrazione di raggi-X da monocristallo ........................................... 9

G. Diego Gatta1 ................................................................................................................................................... 9

Nuovo ritrovamento di dematoidi in Italia (Domus de Maria, miniera di “Sa Spinarbedda”, Sardegna) ................... 10

A. Martucci1, N. Precisvalle1, C. Bonadiman1, S. Pollastri2, C. Stani2, C. Angeli3 .............................................. 10

Jeff, i dinosauri che non si estinguono e la sindrome del pescatore ............................................................................ 11

M. Macrì1.......................................................................................................................................................... 11

Nuovi sviluppi sulle relazioni tra struttura, chimismo e ambiente di provenienza di topazi ....................................... 12

N. Precisvalle1, A. Martucci1, C. Bonadiman1 ................................................................................................... 12

Lo studio dei difetti strutturali come fingerprints nelle gemme .................................................................................. 13

Giovanna Agrosì e Gioacchino Tempesta.......................................................................................................... 13

Gemmologia classica e tecniche avanzate per lo studio non distruttivo di gemme blu ............................................... 14

A. Coccato1, M.C. Caggiani1, G. Barone1, U. Longobardo2, S. Salini2, P. Mazzoleni1, D. Bersani3 ..................... 14

Spettroscopia IR nelle analisi dello smeraldo .............................................................................................................. 15

V. Gagliardi ...................................................................................................................................................... 15

La tormalina come gemma .......................................................................................................................................... 16

Ferdinando Bosi................................................................................................................................................ 16

Il gemmologo sul campo: le miniere di tormalina brasiliana ...................................................................................... 17

Giuseppe Elettivo .............................................................................................................................................. 17

Procedure analitiche per migliorare i flussi di lavoro in un laboratorio di analisi gemmologiche .............................. 19

Marco Torelli .................................................................................................................................................... 19

Characterization of the blue halo in fancy sapphire .................................................................................................... 20

Rossi Manuelaa, Vergara Alessandrob, Roberta Biondib, Rosanna Rizzic, Francesco Sequinod ......................... 20

Drôlerie. Materiali inusuali in un laboratorio gemmologico. ...................................................................................... 22

R. Navone1, E. Costa2 ........................................................................................................................................ 22

Il Diamante: viaggio al centro della Terra ................................................................................................................... 23

F. Nestola1 ......................................................................................................................................................... 23

Il diamante naturale e i suoi competitors: analisi gemmologiche e sfide analitiche ................................................... 24

L.Prosperi1........................................................................................................................................................ 24

Spettroscopia e imaging FTIR dei diamanti ................................................................................................................ 25

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G. Della Ventura1,2,3, M. Cestelli Guidi2 ............................................................................................................ 25

Screening dei diamanti e identificazione delle pietre di colore mediante spettroscopia e fluorescenza ..................... 27

Alberto Scarani ................................................................................................................................................. 27

Studi di provenienza e alterazione dell'ambra: un approccio multianalitico ............................................................... 28

M.C. Caggiani1 ................................................................................................................................................. 28

LE VARIABILI CHE DETERMINANO IL MERCATO DELLE GEMME DI COLORE ....................................... 29

Rocco Gay......................................................................................................................................................... 29

La micro-tomografia 3D per lo studio delle caratteristiche interne dei diamanti ........................................................ 30

Mele D., Agrosì G., Tempesta D. ....................................................................................................................... 30

Caratterizzazione in-situ delle inclusioni di solfuro nei diamanti e l’età di formazione del diamante ........................ 31

M.G. Pamato1, D. Novella1, F. Nestola1 ............................................................................................................. 31

Analisi di corindoni trattati mediante tecnica SEM-EDS ............................................................................................ 32

Giulio Chiodi1, Paolo Cornale1, Elisa Milizia1, Pia A. Antignani1 ...................................................................... 32

Identificazione di tormaline mediante spettroscopia Raman ....................................................................................... 34

F. Rizzo 1, G. Agrosì 2, G. Tempesta 3 ................................................................................................................ 34

Turchese naturale e trattata con metodo Zachery: uno studio preliminare .................................................................. 35

G. Marchetti1, N. Marinoni1, V. Diella2, M. Cantaluppi1, E. Possenti3, L. Mancini4, I. Adamo5, L.Prosperi5 ..... 35

Gem Session: musica dalle gemme ............................................................................................................................. 37

G. Eramo1, A. Monno1, E. Mesto1, M. De Tullio2 .............................................................................................. 37

Relatori ............................................................................................................................................................. 38

Partecipanti : .................................................................................................................................................... 38

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III CONFERENZA NAZIONALE DIAMANTE E GEMME DI COLORE - GENESI, PROVENIENZE E IMPLICAZIONI SUL MERCATO

BARI, 22-23 LUGLIO 2021

The geology and genesis of gem ruby deposits

Gaston Giuliani

Géosciences Environnement Toulouse, Université Paul Sabatier, GET/IRD and Université de Lorraine, C.R.P.G./C.N.R.S.,15 rue

Notre-Dame-des-Pauvres, BP 20, 54501 Vandoeuvre, France

[email protected]

Figure: Ruby from Mogok, Myanmar. Crystal of ruby 8x6.5x4 cm in marble. Collection: Federico Barlocher, Photograph: L.-D.

Bayle.

Corundum is not uncommon on Earth but gem ruby is relatively rare. The deposits are classified as primary

and secondary deposits and an up-to-date classification scheme for ruby deposits is proposed into three main

types, based on their geological environment of formation: Type I magmatic-related, Type II metamorphic-

related, and Type III sedimentary-related (placers).

Primary ruby deposits are subdivided into two types: (Type I) magmatic and (Type II) metamorphic.

Type I with two sub-types:

(i) Sub-Type IA: Rubies either as xenocrysts or in xenoliths hosted by magmatic rocks such as alkali

basalts (Madagascar, and others);

(ii) Sub-Type IB: Xenocrysts of ruby in kimberlite (Democratic Republic of Congo).

Type II with two sub-types:

(i) Sub-Type IIA: Metamorphic deposits sensu stricto in metamorphosed mafic and ultramafic rocks

(M-UMR; Sub-Type IIA1) and marble (Sub-Type IIA2). Examples of Sub-Type IIA1 include the economic

ruby deposits from Montepuez (Mozambique), Bekily-Vohibory region (Madagascar), and others; examples

of Sub-Type IIA2 concern the economic ruby deposits in marble from the Mogok Stone Track, and others.

(ii) Sub-Type IIB: Metamorphic-metasomatic deposits characterized by high fluid–rock interaction

and metasomatism (Sub-Type IIB1), i.e., plumasite or desilicated pegmatites as at the former economic John

Saul mine in Kenya, and metasomatites in M-UMR as at Aappaluttoq (Greenland), and marble, and (Sub-

Type IIB2), i.e., shear zone-related or fold-controlled metasomatic-metamorphic deposits in different

substrata, corundum-bearing Mg-Cr-biotite schist and gneiss or marble (Sub-Type IIB2). Examples are

respectively the ruby occurrences at Sahambano, Zazafotsy, and Ambatomena in Madagascar, and Mahenge

and the Uluguru Mountains in Tanzania.

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III CONFERENZA NAZIONALE DIAMANTE E GEMME DI COLORE - GENESI, PROVENIENZE E IMPLICAZIONI SUL MERCATO

BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Secondary ruby deposits are defined as Type III, i.e., sedimentary-related. They are divided into three

economic sub-types:

(i) Sub-Type IIIA: Gem placers in alkali basalt environments (Eastern Australia, Central

Madagascar, South-East Asia, and others).

(ii) Sub-Type IIIB: Gem placers in metamorphic environments (Montepuez in Mozambique and the

Mogok Stone Track in Myanmar, and others).

(iii) Sub-Type IIIC: Gem placers with ruby originating from multiple and unknown sources, such as

Ilakaka in Madagascar, Tunduru and Songea in Tanzania, and other

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III CONFERENZA NAZIONALE DIAMANTE E GEMME DI COLORE - GENESI, PROVENIENZE E IMPLICAZIONI SUL MERCATO

BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Meccanismi di formazione del colore negli spinelli

Giovanni B. Andreozzi1, Veronica D’Ippolito1, Henrik Skogby2, Ulf Hålenius2, Ferdinando Bosi1

1Dipartimento di Scienze della Terra, Sapienza Università di Roma, Piazzale Aldo Moro 5, I-00185 Roma, Italy 2Department of Geosciences, Swedish Museum of Natural History, Box 50007, 10405 Stockholm, Sweden

Indirizzo email dell’autore che presenta: [email protected]

Per determinare in maniera quantitativa le cause e i meccanismi della formazione del colore negli spinelli,

sono stati investigati 20 cristalli singoli di origine naturale che esibivano tutti i colori solitamente osservati

in natura in questo minerale. I campioni sono stati studiati con un approccio multianalitico basato

sull’utilizzo della microsonda elettronica (per ottenere la composizione chimica) in combinazione con le

spettroscopie di assorbimento ottico UV-VIS-NIR-MIR e FTIR. Inoltre, alcuni campioni selezionati fra

quelli contenenti Fe sono stati analizzati tramite diffrazione a raggi X e spettroscopia Mössbauer, per

ricavare informazioni sullo stato di ossidazione del Fe e sulla distribuzione intracristallina di Fe2+ e Fe3+.

I risultati hanno dimostrato che il colore esibito da uno spinello non è solitamente dovuto agli elementi

costituenti maggiori, ma a una combinazione di due o più elementi di transizione presenti come elementi

minori (o addirittura in tracce). Nei cristalli studiati, i principali elementi di transizione che agiscono come

cromofori sono Fe2+, Fe3+, Cr3+ e V3+, variamente distribuiti fra i siti strutturali a coordinazione tetraedrica

(T) e ottaedrica (M) dello spinello. I cristalli con colori che variano dall’arancio al rosso al magenta

presentano tipicamente un basso contenuto di Fe e contenuti variabili di Cr3+ e V3+, entrambi ordinati nel

sito M. I cristalli con colori che vanno dal rosa al blu al verde scuro, nonostante appaiano totalmente diversi

fra loro, sono accomunati dall’avere contenuti di Fe più alti rispetto agli altri e uno spettro di assorbimento

ottico dalla forma relativamente simile. In particolare, i colori rosa e verde (e in parte anche il blu) sono

dovuti ai contenuti crescenti di Fe, che provocano soprattutto l’intensificazione dell’assorbimento nella

regione vicino agli UV, e alla presenza di Fe2+ nel sito T e di Fe3+ nel sito M nonché alle loro interazioni,

che sono responsabili di specifiche bande di assorbimento nel range 20.000 – 10.000 cm-1. Inoltre, i cristalli

blu possono presentare anche delle tipiche bande di assorbimento centrate intorno a 17.000 cm-1 che sono

riconducibili alla presenza di tracce di Co2+ ordinato nel sito T.

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III CONFERENZA NAZIONALE DIAMANTE E GEMME DI COLORE - GENESI, PROVENIENZE E IMPLICAZIONI SUL MERCATO

BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Sulle tecniche non distruttive in gemmologia: la diffrazione di raggi-X da monocristallo

G. Diego Gatta1

1 Dipartimento Scienze della Terra, Università degli Studi di Milano, Via Botticelli 23, 20133 Milano

Indirizzo email dell’autore: [email protected]

La salvaguardia del campione in esame è una delle principali peculiarità delle indagini gemmologiche, e la

preservazione del campione non può giustificare alcun tipo di ambiguità nel processo identificativo della

gemma. Ad esclusione di alcuni casi particolari, la maggioranza dei campioni su cui i gemmologi sono

chiamati ad esprimersi è rappresentata da monocristalli (di dimensioni molto variabili) o da aggregati

policristallini. Se il campione in indagine è costituito da un cristallo singolo, la tecnica della diffrazione di

raggi-X da monocristallo rappresenta una scelta ottimale di identificazione non ambigua, in grado di

restituire il risultato di indagine in tempi molto brevi e senza preparazione specifica del campione.

L’acquisizione del diffrattogramma da raggi-X avviene mediante l’utilizzo di un diffrattometro a più cerchi

(in genere 3 o 4), in grado di garantire ampi gradi di libertà nell’orientamento del cristallo oggetto di

indagine. I moderni diffrattometri sono dotati di rivelatori bidimensionali di tipo CCD o HPC, che

permettono una notevole riduzione dei tempi di raccolta dati rispetto a quelli di precedente generazione,

dotati di rivelatori puntuali (scintillatori). Il diffrattogramma RX contiene tutte le informazioni utili

all’identificazione della specie cristallina in indagine, a partire dalla geometria della cella elementare nonché

della sua simmetria. Nella gran parte dei casi di interesse gemmologico, queste informazioni sono già

sufficienti a caratterizzare, in modo non ambiguo, il materiale oggetto di indagine. Una volta ottenuti i

parametri della cella elementare e la sua simmetria, è possibile confrontarli con il contenuto delle moderne

banche-dati disponibili gratuitamente (es.: http://rruff.geo.arizona.edu/AMS/amcsd.php;

http://www.crystallography.net/cod/).

In ambito gemmologico, risulta fondamentale fornire il risultato identificativo in tempi relativamente rapidi

e a costi accessibili: in diversi casi di studio, la somma del 1) tempo medio per la l’acquisizione del

diffrattogramma, 2) della trattazione del dato fino all’ottenimento dei parametri della cella elementare e 3)

dell’identificazione mediante consultazione di banche-dati “aperte”, è risultata essere di poche decine di

minuti. Va, inoltre, evidenziato che sono stati effettuati esperimenti ad hoc a partire da cristalli con

dimensioni medie di 0.04 mm fino a circa 10 mm, che hanno comunque portato ad una identificazione non

ambigua della gemma.

I diffrattometri a raggi-X a 3 o 4-cerchi, dotati di rivelatori bidimensionali, possono essere utilizzati anche

per lo studio di materiali gemmologici che si presentano come aggregati policristallini. Anche in queste

condizioni, il campione genererà un diffrattogramma specifico e identificativo della (o delle) specie

cristalline che lo compone (compongono). La raccolta del dato, la sua elaborazione e la consultazione della

banche-dati porta all’identificazione dell’aggregato nell’arco temporale di pochi minuti.

Nonostante i vantaggi qui descritti, la diffrazione di raggi-X risulta essere una tecnica poco utilizzata in

ambito gemmologico, nonostante l’ampia diffusione di diffrattometri a raggi-X negli atenei e nei centri di

ricerca disseminati sul territorio nazionale. Scopo di questa presentazione è la diffusione delle potenzialità di

questa tecnica non distruttiva, con l’auspicio di un maggior utilizzo anche in ambito gemmologico.

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BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Nuovo ritrovamento di dematoidi in Italia (Domus de Maria, miniera di “Sa Spinarbedda”,

Sardegna)

A. Martucci1, N. Precisvalle1, C. Bonadiman1, S. Pollastri2, C. Stani2, C. Angeli3

1 Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra, Università di Ferrara, Via Saragat 1, 44124 Ferrara, Italia 2 Elettra - Sincrotrone Trieste, ss 14, km 163.5, 34149 Basovizza, Trieste, Italia 3 Dipartimento di Scienze chimiche, farmaceutiche ed agrarie, Università di Ferrara, Via Luigi Borsari 46, 44121 Ferrara

[email protected]

Sin dall’antichità è riconosciuta la prolificità del sottosuolo sardo. Essa ci ha donato ricchezze come carbone

e metalli, ma non solo; infatti, numerose sono le specie minerali, e non di qualità gemmologica, provenienti

dall’isola. Si ricordano il quarzo, il calcedonio, il granato, la sphalerite e molti altri. A questi si dovrà

aggiungere un nuovo minerale, di grande rarità e bellezza: il granato andradite, di varietà demantoide.

Alcuni campioni, di scarsa qualità commerciale, ma alto valore scientifico, sono stati rinvenuti nei cumuli di

scarto della miniera dismessa di Sa Spinarbedda, nel comune di Domus de Maria, territorio del Sulcis-

Iglesiente. Questa gemma preziosa, dal colore che può andare dal verde giallastro al verde intenso, vanta nel

mondo i giacimenti più ricchi e conosciuti in Russia, Namibia e Madagascar. In Italia, fino ad ora l’unico

ritrovamento conosciuto è situato nella zona della Valmalenco (Lombardia) [1]. In questo contributo sarà

presentata, per la prima volta, la caratterizzazione di questo nuovo ritrovamento e la conferma della sua

appartenenza alla varietà demantoide, attraverso l’utilizzo combinato di tecniche mineralogiche

(convenzionali e non) e geochimiche. Lo studio degli elementi maggiori, effettuato tramite microsonda

elettronica (EMPA) e spettroscopia XAS (Elettra-Sincrotrone) ha rivelato un arricchimento in Ca e Fe

rispetto a Ti, Mn ed Al, confermando la natura di granato andradite. Lo studio degli elementi in traccia

mediante ablazione laser-plasma accoppiato induttivamente-spettrometria di massa (LA-ICP-MS), ha invece

rilevato un alto contenuto in Cr, importante per la conferma della varietà demantoide. L’analisi strutturale

mediante diffrazione a cristallo singolo (XRSD), nelgruppo spaziale Ia3̅d, ha rivelato un volume di di cella

elementare (1757.15(2)Å3) leggermente maggiore rispetto a quello riportato in letteratura, suggerendo la

presenza di acqua [2]. L’analisi mediante spettroscopia IR a trasformata di Fourier (FTIR) effettuata presso

la beamline SISSI (Elettra,Trieste) evidenzia una prominente banda di assorbimento a circa 3560 cm-1,

confermando la presenza di gruppi OH legati strutturalmente [2][3].

Alla luce quindi delle analisi effettuate si può confermare la natura di questi nuovi ritrovamenti. Starà ora

alla perizia di cercatori e collezionisti lanciarsi nella ricerca di campioni di qualità anche commerciale

aggiungendo un nuovo tesoro a quel già ricco scrigno che è la Sardegna.

[1] Štubňa, J., Bačík, P., Fridrichová, J., Hanus, R., Illášová, Ľ., Milovská, S., ... & Čerňanský, S. (2019). Minerals, 9(3), 164

[2] Amthauer, G. & Rossman, G.R. (1998): The hydrous component in andradite garnet. Am. Mineral., 83, 835–840.

[3] Adamo, I., Gatta, G. D., Rotiroti, N., Diella, V., & Pavese, A. (2011). Eur. J. Mineral. 23(1), 91-100

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III CONFERENZA NAZIONALE DIAMANTE E GEMME DI COLORE - GENESI, PROVENIENZE E IMPLICAZIONI SUL MERCATO

BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Jeff, i dinosauri che non si estinguono e la sindrome del pescatore

M. Macrì1

1 Sapienza Università di Roma – Piazzale Aldo Moro 5, 00185 Roma

[email protected]

È facile nel mondo della mineralogia dare una definizione di minerale, così come è facile nel mondo del

commercio dare un valore a un telefonino. Ma in gemmologia, scienza e mercato si fondono con arte e

sentimenti e allora, tutte le certezze devono confrontarsi con le passioni.

Oggi Google ha una risposta per tutto e Amazon ha un prezzo per ogni cosa.

Può quindi esistere qualcosa che sfugga alle dinamiche del 2.0? Esiste qualcosa che è sempre

all’avanguardia pur restando 1.0? E se quel “qualcosa” fossero proprio le gemme?

Basta toccare il primo schermo che si ha sottomano, che sia un tablet, uno smartphone o un portatile, per

accorgersi che Google non sa rispondere con precisione alla domanda “cos’è una gemma?” e che Amazon

non riesce ad intromettersi nel mercato delle pietre perché non è capace di valutarle.

Se i più grandi colossi mondiali non hanno risposte, figuriamoci se ci riesco io.

E allora in questa presentazione saranno presentate più domande che risposte.

In fondo, quando la Natura che produce le sue meraviglie più spettacolari si unisce all’arte dell’uomo che le

trasforma in splendide gemme, non è possibile riuscire a imprigionare tutto in definizioni rigide e numeri

perfetti.

La gemmologia non è solo scienza, ma è anche arte, è anche filosofia.

E forse, proprio l’impossibilità di riuscire a definire perfettamente le gemme da un punto di vista scientifico

e commerciale, e ciò che contribuisce a renderle eterne, affascinanti e desiderate.

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BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Nuovi sviluppi sulle relazioni tra struttura, chimismo e ambiente di provenienza di topazi

N. Precisvalle1, A. Martucci1, C. Bonadiman1

1 Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra, Università di Ferrara, Via Saragat 1, 44122 Ferrara, Italia

Indirizzo email dell’autore che presenta: [email protected]

Il topazio, insieme alla fluorite è uno dei principali reservoir di fluoro; è presente come minerale accessorio

in rocce silicatiche (rioliti e graniti) associate a eventi pneumatolitici/idrotermali e/o in rocce formatisi in

condizione di alta pressione [1]. La sua composizione spazia da termini quasi privi di OH, Al2SiO4F2 in

rocce ignee acide, ad altri con XOH = OH/(OH+F) fino a

0.3 (Al2SiO4F1.4(OH)0.6) [3], in depositi idrotermali. Tipicamente, più alti tenori in OH sono riportati per

topazi in quarziti ad alta pressione (UHP), tipicamente in topazi-cianiti di Hushan (ad ovest di Dongai),

(XOH = 0,35) e Sulu meridionale (XOH = 0.40-0.55), Cina orientale. OH-topazi con XOH = 0.22 fino al

termine estremo Al2SiO4(OH)2, sono stati sintetizzati in condizioni di alta pressione/ alta temperatura (P=

5.5-10 Gpa, Tmax= 1000 °C) in sistemi Al2O3-SiO2-H2O. Di conseguenza, lo studio del rapporto OH/F

gioca un ruolo chiave per comprendere l'ambiente di formazione del topazio. Il fluoro (F) si trova

accumulato in fluidi acquosi a fine cristallizzazione del magma (alta T) e viene trasportato mediante

circolazione post magmatica (bassa T) [2]. Da ciò si evince chiaramente che i sistemi ambientali di

formazione si trovano vincolati all'efficienza del processo di partizionamento minerale/fluido (nel rapporto

F/OH in reazioni di scambio a varie condizioni redox).

In questo lavoro verranno presentati nuovi dati acquisiti su topazi blu naturali, rinvenuti a Padre Paraiso

(Minas Gerais, Brasile). La loro caratterizzazione è stata effettuata mediante misure in situ attraverso

sorgenti non convenzionali (diffrazione mediante luce di sincrotrone e diffrazione neutronica T= 25-1000

°C) combinate con microanalisi EDS. Il contenuto di fluoro stimato dai dati di diffrazione a neutroni è di

circa 1.03% (10.34% in peso), in ottimo accordo con i dati chimici (~10,0% in peso). La concentrazione di

XOH = 0,484) è prossima al valore massimo (0.5) trovato per i topazi naturali, e rappresenta la

composizione di topazio più ricca di OH finora analizzata nel distretto di Minas Gerais. L’evoluzione dei

parametri di cella stimata mediante diffrazione neutronica in situ mostra una espansione termica positiva

fino a~735°C, cui segue un repentino cambiamento indotto dalla defluorinizzazione e conseguente

formazione di mullite (Al4+2xSi2-2xO10-x) [4]. Sulla base di questo comportamento, è possibile ipotizzare che

questa temperatura può rappresentare la temperatura massima di cristallizzazione del topazio da fluidi

supercritici, in un sistema pegmatitico. Questo approccio multidisciplinare, esteso ad altre tipologie di

topazi, può quindi essere impiegato in futuro per correlare in maniera univoca gemme e luogo di estrazione,

annoso problema, ad oggi sempre più protagonista al momento della certificazione su materiale

gemmologico.

[1] Zhang R.Y., Liou J.G. & Shu J.F. (2002) Am. Min., 87, 445-453.

[2] Alberico A., Ferrando S., Ivaldi G., & Ferraris G. (2003) Eur. J. Mineral., 15, 875-881.

[3] Barton, M. D. (1982) Am. Min., 67(9-10), 956-974.

[4] Precisvalle N., Martucci A., Gigli L., Plaisier J. R., Hansen T. C., Nobre A. G., & Bonadiman C. (2021) Sci. Rep., 11(1), 1-14.

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BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Lo studio dei difetti strutturali come fingerprints nelle gemme

Giovanna Agrosì e Gioacchino Tempesta

Dipartimento Scienze della Terra e Geoambientali, Università di Bari, via E. Orabona, 4 70125 Bari

Le gemme sono generalmente costituite da cristalli naturali (minerali) o sintetici che a causa di una

particolare lucentezza, colore, trasparenza e brillantezza, tutte caratteristiche spesso esaltate da un sapiente

taglio, sono utilizzate a scopo ornamentale. Il loro valore economico dipende dalla rarità, dalle proprietà

ottiche che contraddistinguono i diversi esemplari ed anche dalla provenienza. Tuttavia, un importante e

poco utilizzato test, utile per determinare la qualità di una gemma, poter risalire alla sua provenienza o

riconoscere trattamenti a volte non dichiarati, consiste nello studiare i difetti strutturali presenti, vere e

proprie fingerprints delle gemme. Se si fa riferimento alla natura cristallina delle gemme, i difetti strutturali

rappresentano tutte le possibili “interruzioni” nella ripetizione ordinata e periodica, nelle tre direzioni dello

spazio dell’unità più piccola ma al tempo stesso rappresentativa dell’intera struttura cristallina: la cella

elementare. La tipologia di difetti dipende dalla loro estensione; essi possono essere puntuali, lineari, planari

e di volume. Lo studio dei difetti “ci racconta” se la gemma è di origine naturale o sintetica, il modo e le

condizioni in cui si è formata ed infine se ha subito processi successivi alla sua cristallizzazione. Le tecniche

da adoperare in questi studi devono necessariamente essere non distruttive. Saranno illustrati casi di studio

che riguardano l’analisi dei difetti estesi sia il diamante che le gemme di colore, utilizzando la topografia rX,

una tecnica per immagini che sfrutta la diffrazione dei raggi X. Per lo studio dei difetti puntuali, si

mostreranno casi di studio nei quali è stata utilizzata un’innovativa tecnica: la Laser Induced Breakdown

Spectroscopy (LIBS).

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III CONFERENZA NAZIONALE DIAMANTE E GEMME DI COLORE - GENESI, PROVENIENZE E IMPLICAZIONI SUL MERCATO

BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Gemmologia classica e tecniche avanzate per lo studio non distruttivo di gemme blu

A. Coccato1, M.C. Caggiani1, G. Barone1, U. Longobardo2, S. Salini2, P. Mazzoleni1, D. Bersani3

1 Dipartimento di Scienze Biologiche Geologiche e Ambientali, Università di Catania, Catania 2 Gemmologi - Catania 3 Dipartimento di Scienze Matematiche, Fisiche e Informatiche, Università di Parma, Parma

[email protected]

Diverse gemme blu e azzurre, oltre allo zaffiro, sono apprezzate dal pubblico, come ad esempio topazio,

iolite, tanzanite. Il fascino delle gemme di queste tonalità ha portato alla presenza, sul mercato, di svariate

imitazioni e di trattamenti migliorativi (Kiefert & Schmidt, 1996; Barone et al., 2017). La discriminazione

tra questi materiali, tutti di grande interesse commerciale e gemmologico, può essere efficacemente

effettuata, su gemme sciolte, tramite i consolidati metodi di gemmologia classica (polariscopio,

rifrattometro, spettroscopio, bilancia idrostatica, microscopio). Tuttavia, nel caso di gemme montate, ciò non

è sempre possibile. La spettroscopia Raman emerge tra le tecniche avanzate come strumento indispensabile

per lo studio di campioni di interesse mineralogico e gemmologico. Alcuni dei suoi vantaggi sono la non

invasività e rapidità di analisi; la disponibilità sia di strumenti micro-Raman per lo studio delle inclusioni

che di spettrometri portatili per analisi in situ (Barone et al., 2014; Vandenabeele et al., 2014; Jehlička et al.,

2017); la specificità degli spettri acquisiti, che permettono un’identificazione univoca del materiale (Bersani

& Lottici, 2010; Kiefert & Karampelas, 2011; Karampelas et al., 2020).

Si presentano qui i risultati di analisi di gemmologia classica e di spettroscopia Raman nella

caratterizzazione di gemme blu. Nello specifico, sono stati studiati campioni sciolti di zaffiro, iolite e

tanzanite di interesse museologico e gemmologico; nel caso delle tanzaniti si è proceduto inoltre ad uno

studio più marcatamente mineralogico, considerando anche la variabilità degli spettri Raman acquisiti nelle

diverse orientazioni cristallografiche del minerale zoisite, e gli effetti di fotoluminescenza indotta dalla

sorgente laser (Coccato et al., submitted). Alcune gemme, infine, sono state caratterizzate esclusivamente

tramite spettroscopia Raman, a causa della loro lavorazione e montatura, che non hanno permesso

l’applicazione dei metodi convenzionali.

La combinazione delle informazioni ottenute tramite i diversi approcci permette di discriminare le diverse

gemme e di approfondirne la conoscenza in modo totalmente non invasivo.

Barone, G., Bersani, D., Crupi, V., Longo, F., Longobardo, U., Lottici, P.P., Aliatis, I., Majolino, D., Mazzoleni, P., Raneri, S.,

Venuti, V. (2014): Journal of Raman Spectroscopy, 45, 1309–1317; Barone, G., Bersani, D., Mazzoleni, P., Raneri, S. (2017):

Open Archaeology, 3, 194–201; Bersani, D., Lottici, P.P. (2010): Analytical and Bioanalytical Chemistry, 397, 2631–2646;

Coccato, A., Bersani, D., Caggiani, M.C., Mazzoleni, P., Barone, G. Journal of Raman Spectroscopy (submitted); Jehlička, J.,

Culka, A., Bersani, D., Vandenabeele, P. (2017) Journal of Raman Spectroscopy, 48, 1289–1299; Karampelas, S., Kiefert, L.,

Bersani, D., Vandenabeele, P. (2020) Gems and Gemmology. Kiefert, L., Karampelas, S. (2011) Spectrochimica acta. Part A,

Molecular and biomolecular spectroscopy, 80, 119–24; Kiefert, L., Schmidt, S.T. (1996) Gems and Gemology, Winter, 270–276;

Vandenabeele, P., Edwards, H.G.M., Jehlička, J. (2014) Chemical Society Reviews, 43, 2628–2649.

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III CONFERENZA NAZIONALE DIAMANTE E GEMME DI COLORE - GENESI, PROVENIENZE E IMPLICAZIONI SUL MERCATO

BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Spettroscopia IR nelle analisi dello smeraldo

V. Gagliardi

Istituto Gemmologico Italiano, Piazza San Sepolcro 1, 20123 Milano.

[email protected]

Lo smeraldo è la varietà di colore verde del minerale chiamato berillo, la cui formula chimica ideale è:

Be3Al2Si6O18. Tuttavia, i berilli naturali contengono molecole H2O e cationi monovalenti o bivalenti ospitati

all’interno dei canali strutturali, nonché altri cationi in grado di sostituire Be (es. Li) e Al (es. Cr, V, Fe). La

colorazione verde degli smeraldi è, ad esempio, ascrivibile alla presenza di Cr, ed eventualmente anche di Fe

e V. Qualsiasi sia la loro provenienza, i cristalli naturali di smeraldo presentano numerose fratture dovute

alla loro origine geologica: sono, infatti, associati a rocce che hanno subito, nel corso della loro storia

geologica, fenomeni di metamorfismo.

Il riempimento delle fessure affioranti, volto a renderle meno visibili, è una pratica nota da secoli. Nel corso

del tempo sono state individuate ed utilizzate numerose sostanze (olii, resine e cere) che, grazie alle loro

proprietà fisiche (tra cui, fluidità ed indice di rifrazione), fossero utili a rendere le fratture meno visibili e,

non di meno, a rendere gli smeraldi meno fragili durante le fasi di taglio e politura. Non tutte le sostanze

disponibili per questo tipo di trattamento sono, però, commercialmente accettate. È, perciò, fondamentale

che un laboratorio gemmologico fornisca informazioni utili riguardo alla natura dei materiali utilizzati per la

“sigillatura” delle fratture.

L’osservazione di gemme di smeraldo in microscopia ottica è importante, ma non sempre risolutiva per

ottenere le risposte alle domande che sorgono riguardo ai trattamenti. Per tale motivo, le spettroscopie

vibrazionali in generale, e più specificatamente la spettroscopia IR, risulta un valido alleato nella

caratterizzazione e identificazione del materiale utilizzato per il trattamento. I vantaggi della spettroscopia

IR applicata alle indagini gemmologiche su smeraldi sono diversi: trattasi di una tecnica non distruttiva, che

non genera reazioni nei materiali colpiti dalla radiazione IR in fase di analisi e restituisce uno spettro

specifico che ben separa i modi vibrazionali IR legati alle molecole degli impregnanti da quelli specifici del

minerale berillo.

La spettroscopia IR si rivela fondamentale anche per affrontare un’altra problematica che riguarda

l’indagine gemmologica sugli smeraldi: il riconoscimento di uno smeraldo naturale da uno sintetico, sia che

quest’ultimo derivi da una sintesi “da fondente”, sia esso il prodotto di una sintesi “idrotermale”. La tecnica

“da fondente” è il tipo di sintesi più facile da individuare, poiché l’assenza di acqua in questo tipo di

processo produce un materiale il cui spettro IR è molto diverso da quello di uno smeraldo naturale, in

particolare se si considera la regione spettrale ascrivibile ai segnali di stiramento dei legami O-H. Il

riconoscimento, attraverso il suo spettro IR, di uno smeraldo sintetico prodotto con il metodo “idrotermale”,

rispetto ad uno naturale, pone maggiori difficoltà.

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BARI, 22-23 LUGLIO 2021

La tormalina come gemma

Ferdinando Bosi

Dipartimento di Scienze della Terra, Sapienza Università di Roma, Roma, Italia.

Indirizzo email dell’autore che presenta: [email protected]

Dal punto di vista della mineralogia sistematica, le gemme rappresentano principalmente specie

mineralogiche aventi una elevata durabilità e bellezza. Un’altra caratteristica che può incidere sul valore di

una gemma è la rarità. La tormalina (il cui nome deriva dal cingalese turmali = pietra di vari colori) è un

ciclosilicato di B e Al molto complesso, che incorpora durabilità, bellezza e rarità, fornendo un elevato

numero di varietà distinte soprattutto attraverso un vasto spettro di colori: rubellite (rosa-rosso), tormalina

canarino (giallo), verderlite (dal giallo-verde al blu-verde), cromo-tormalina (verde intenso), paraiba (blu-

verde brillante), indicolite (azzurro-blu), acroite (incolore). Talvolta, particolari cristalli di colore bruno,

corrispondenti alla specie dravite, vengono lavorati come gemma. Esistono anche varietà di tormalina

policrome, in cui il colore varia sia secondo zone concentriche (tormalina watermelon) che nella direzione di

allungamento dell’asse cristallografico c, come nel caso estremo della tormalina testa di moro (Bosi et al.

2021).

La formula chimica generale della tormalina è: XYZ(T6O18)(BO3)3V3W, dove di norma X = Na, Ca e •

(vacanza); Y = Li, Mg, Mn, Fe, Al, V, Cr; Z = Al, Mg, Fe, V e Cr; T = Si, Al, B; B = B, V = (OH) e O; W =

(OH), O e F. Dal punto di vista cristallografico, la struttura della tormalina gioca un ruolo primario nel

determinare in particolare la durabilità di questa pietra preziosa. L’impalcatura tridimensionale degli ottaedri

ZO6, dove spesso Z = Al3+, fornisce alla tormalina un’elevata durezza (~7.5 nella scala di Mohs) e una

variazione limitata della forza di legame Z-O (~0.5 vu) nelle diverse direzioni. In questo modo si previene

sia la scalfittura, evitando di perdere la lucentezza delle superfici levigate, sia la rottura della gemma

secondo superfici cristallografiche, rendendo eccellente il grado di portabilità. Oltre a questa resistenza

meccanica, il forte legame Z-O fornisce anche una resistenza all’alterazione chimica e meteorica. Pertanto,

la forte e rigida impalcatura ZO6 determina un’elevata stabilità del minerale, il quale può crescere fino a

raggiungere facilmente dimensioni di qualche centimetro. La sua crescita come materiale altamente

trasparente, per lo più privo di inclusioni e altre caratteristiche interne, fornisce i cristalli di qualità gemma

richiesti per il taglio delle pietre sfaccettate. Lo sviluppo, lungo l’asse c, dell’impalcatura principale ZO6

crea dei canali strutturali, all’interno dei quali risiedono le isole strutturali, composte da poliedri XO9, YO6,

TO4 e BO3 (Bosi 2019). All’interno delle isole strutturali, in particolare negli ottaedri YO6, sono accolti gli

elementi cromofori (Ti, V, Cr, Mn, Fe, Cu). La disposizione, perpendicolare all’asse c, delle isole strutturali

determina un forte pleocroismo ( >> ), il cui colore può variare da molto intenso a debole. Oltre all’ampia

gamma di colori, la bellezza della tormalina risiede anche nel suo grado di trasparenza ottica e nei suoi

moderati indici di rifrazione (~1.65), che garantiscono un ritorno significativo di luce. Alcune varietà

pregiate di tormalina come la paraiba sono molto rare poiché spesso le basse concertazioni di Cu sono

oscurate dalle più alte concertazioni di altri elementi cromofori, tipo il Fe. Le qualità estetiche della

tormalina, come quelle di altre gemme (es. diamante e rubino), sono indubbie e sembrano mantenersi nel

corso della storia dell’uomo. Pertanto, esse sono in contrasto con il concetto di bellezza oggettiva: ciò che è

considerato bello oggi potrebbe non esserlo domani.

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BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Il gemmologo sul campo: le miniere di tormalina brasiliana

Giuseppe Elettivo

Solitamente il gemmologo è visto come un “topo da laboratorio” che con i suoi strumenti analizza gemme di

tutti i tipi. Questa professione, come tante altre, nel corso del tempo ha subito una forte evoluzione. Mentre

prima poteva essere svolta con semplici strumenti e tanta esperienza, oggi ha la necessità di essere

supportata da strumenti più raffinati che richiedono sempre più una specializzazione.

La professione del gemmologo però non è fatta solo di un ufficio pieno di strumenti, può diventare anche

molto avventurosa. Il gemmologo laureato in geologia può avere l’opportunità di uscire dal proprio

laboratorio e vestire i panni del gemmologo da campo. Il lavoro sul campo è utile per accrescere le

conoscenze pratiche, le quali saranno di fondamentale importanza durante le attività di analisi in laboratorio.

Il ruolo del gemmologo-geologo da campo può spaziare in molti settori dell’estrazione mineraria. Ad

esempio, io ho avuto l’occasione di lavorare in varie miniere di giacimenti secondari tra la Guinea Conakry

e la Tanzania, ma una delle esperienze più belle e importanti è stata la possibilità di lavorare per una società

Italo-Brasiliana nelle miniere pegmatitiche della valle del Rio Doce, Sao Josè da Saphira nel Minas Gerais.

Le pegmatiti Brasiliane sono famose in tutto il mondo per la quantità e qualità di materiali gemmologici che

hanno prodotto e che continuano a produrre. Sono innumerevoli le specie mineralogiche ad uso gemma

estratte nel Minas Gerais, le più importanti e conosciute sono tormaline, berilli e topazi.

Le miniere pegmatitiche sono miniere in tunnel e uno dei problemi più grandi che si ha è quello di seguire la

vena alla ricerca dei geodi mineralizzati. L’unico metodo che si ha per individuare queste sacche

mineralizzate è quello di avanzare nello scavo e aspettare di incontrare il geode. Sono pochi gli strumentali

analitici che si possono usare per l’individuazione di queste sacche mineralizzate in questi ambienti estremi,

le gallerie sono strette calde e molto umide.

Uno strumento che può aiutare in questa impresa è il GPR (GeoRadar). (Aranha et al 2018) (Patterson &

Cook 2002) (Patterson & Cook, 2000). Si tratta di una tecnica “sperimentale” e “inusuale” che ho avuto

modo di usare, con un gruppo di altri geologi, nei tunnel delle miniere di tormaline più importanti al mondo,

tutte nel distretto di Sao Josè da Saphira. In questa occasione è stato possibile verificare direttamente in

modo empirico quali sono i vantaggi e le difficoltà dell’uso di questa tecnica geofisica in ambiente minerario

di galleria.

Questo è solo un esempio di tutte le attività che può svolgere un gemmologo-geologo.

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BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Bibliografia:

ARANHA, P. R. A., Adolf Heinrich, H. O. R. N., & JONCEW, H. C. (2018). Use of GPR pegmatite

minining: example of a sheetlike body from northern Minas Gerais, Brazil. Rom. J. Mineral Deposits, 91(1-

2), 7-12.

Patterson, J. E., & Cook, F. A. (2000, April). Application of complex trace analysis for improved target

identification in gem-tourmaline-bearing pegmatites in the Himalaya mine, San Diego County, California. III

In Eighth International Conference on Ground Penetrating Radar (Vol. 4084, pp. 653-657). International

Society for Optics and Photonics.

Patterson, J. E., & Cook, F. A. (2002). Successful application of ground‐penetrating radar in the exploration

of gem tourmaline pegmatites of southern California. Geophysical Prospecting, 50(2), 107-117.

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BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Procedure analitiche per migliorare i flussi di lavoro in un laboratorio di analisi

gemmologiche

Marco Torelli

Centro Analisi Gemmologiche Masterstones, Via Roberto Alessandri, 6/a, 00151, Roma

[email protected]

Per svolgere la professione di gemmologo, con competenza, è necessaria la capacità di risolvere numerose

problematiche relative all'individuazione dei trattamenti e, ove possibile, alla determinazione dell'area

geografica di provenienza del materiale gemmifero sottoposto ad analisi.

Oltre all'imprescindibile ispezione microscopica, l'attività di laboratorio prevede l'utilizzo di strumentazione

avanzata, come UV-VIS-NIR, FTIR, Raman, LIBS, EXA, RX.

Per escludere che un diamante sia sintetico si possono utilizzare più tecniche: la FTIR per la

caratterizzazione del tipo, l'UV-VIS-NIR oppure lo spettrometro a fluorescenza EXA per rilevare la

presenza di azoto (N) nel reticolo cristallino. Per stabilire se uno zaffiro sia di origine metamorfica o

magmatica oppure se uno smeraldo provenga da pegmatiti o scisti è necessario uno spettro VIS-NIR. La

FTIR permette di valutare le sostanze utilizzate per migliorare la trasparenza di un berillo. Con la Micro-

Raman si ottengono conferme sulla presenza di vetro in fessure o cavità del corindone, ma soprattutto

indicazioni sulla provenienza geografica, attraverso l'identificazione di micro inclusioni. Inoltre, lavorando

in fotoluminescenza, si riscontra la presenza di silicio (Si) nel diamante sintetico CVD, ma anche il

cambiamento strutturale in quello naturale IIa decolorato. Con la LIBS si rilevano specifici elementi in

traccia, specialmente il berillio (Be) nei corindoni, nei casi di sospetto trattamento per termodiffusione

superficiale.

Per ottimizzare i tempi e quindi contenere i costi, è utile creare dei protocolli che portino velocemente verso

la giusta direzione diagnostica.

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BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Characterization of the blue halo in fancy sapphire

Rossi Manuelaa, Vergara Alessandrob, Roberta Biondib, Rosanna Rizzic, Francesco Sequinod

a Dipartimento di Scienze della Terra dell'Ambiente e delle Risorse, Università di Napoli Federico II, Via Mezzocannone 8 80134

Naples Italy

b Dipartimento di Scienze Chimiche, Università di Napoli Federico II, Via Cinthia 8 80126 Naples Italy

c Istituto di Cristallografia, CNR

d Department of Gemological Research, International Gemological Institute

indirizzo email dell’autore che presenta: [email protected]

Abstract

Già da molti decenni le gemme sono sottoposte a diversi tipi di trattamenti per migliorarne l’aspetto e quindi

favorirne la vendita. Da circa un decennio i corindoni policromi vengono sottoposti a un particolare tipo di

trattamento, quello della termodiffusione a Berillio, che talvolta causa l’insorgere di difetti di colore nelle

gemme, come osservato già nel 2003 in Emmet et al. In particolare il fenomeno legato all’insorgere di

macchie di colore blu, definito “Blue halo”, nei corindoni non è mai stato approfondito, sebbene sia stato più

volte osservato. In questo studio abbiamo caratterizzato morfologicamente 43 corindoni policromi già

tagliati, sfaccettati e lucidati provenienti dalle miniere di Songea in Tanzania, sottoposti in Tailandia al

trattamento di termodiffusione a Berillio. I colori delle gemme sono fortemente variabili: rosa, verde, blue,

viola, arancione, rosso e giallo. In 14 campioni (corindoni gialli, arancioni e rosso-verde) sono state

riscontrate macchie di colore blu. Su queste gemme sono state effettuate approfondite analisi in microscopia

ottica, analisi spettroscopiche con micro-Raman, analisi chimiche con SEM-EDS e analisi in diffrazione da

polveri per avere informazioni sulla natura delle particolari macchie di colore. Le indagini hanno

evidenziato che le macchie di colore sono correlate alla presenza di particolari inclusioni solide che si

rinvengono centralmente al difetto di colore. Queste inclusioni hanno una diversa morfologia (subsferica o

allungata), tessitura (singole o multiple, su uno o più livelli), dimensioni e composizione mineralogica. I dati

chimici hanno indicato che si tratta di ossidi di Ti, di Ti-Al e Ti-Fe, in particolare è stata riscontrata la

presenza di rutilo, tistarite, tialite e soluzioni solide di ematite – tistarite. Sono state condotte analisi

chimiche anche sui corindoni gialli e arancioni che hanno evidenziato una minore presenza di Fe3+ mentre

le macchie di colore blu hanno indicato non solo la presenza di Fe3+ ma anche di Ti3+ (elementi minori). In

accordo con la bibliografia, si è quindi concluso che il colore giallo e arancione dei corindoni è dato dalla

presenza di Fe3+ in sostituzione dell’alluminio nel sito ottaedrico (e.g. Ho 2015), mentre il colore blu

dell’alone è dovuto a fenomeni di inter-valence charge transfer tra Fe2+-Ti4+. Le analisi effettuate al SEM-

EDS e in microscopia Raman mostrano come la presenza degli aloni blu sia legata alla natura mineralogica

delle inclusioni e ci palesano un particolare sistema che si origina durante il trattamento di termodiffusione a

Berillio che può raggiungere temperature superiori ai 1800°C (Emmet et al., 2003).

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BARI, 22-23 LUGLIO 2021

L’analisi dei dati raccolti ci fa ipotizzare che il processo di termodiffusione causi delle interazioni tra le

inclusioni preesistenti nella gemma (tipo rutilo e/o ematite) e il corindone stesso, portando alla formazione

di nuove fasi come ad esempio la tialite, la tistarite e le soluzioni solide ematite – tistarite, fasi che si

possono formare solo in particolari sistemi chimico fisici (Panda and Jung 2020). Pertanto è possibile che

il processo di termodiffusione a Berillio causi una parziale fusione delle inclusioni solide preesistenti, come

il rutilo, e localmente porti ad una parziale fusione e destabilizzazione della struttura del corindone che a

questo punto accoglie al suo interno il titanio presente nel rutilo. Inoltre cambiando le condizioni chimico

fisiche con l’abbassamento della temperatura, si giustificherebbe la formazione di nuove fasi come la tialite,

la tistarite e le soluzioni solide tistarite-ematite secondo lo schema di seguito illustrato:

Rutilo + corindone → tialite + rutilo

rutilo + ematite → tistarite + soluzioni solide ematite-tistarite

Il presente studio fa luce sui fenomeni legati al trattamento termico applicato ai corindoni policromi, ma può

servire anche per studi minero-petrografici e delle scienze dei materiali in cui sono coinvolti i sistemi Al-Ti-

Fe o Al-Ti.

References:

Emmett, J.L., Scarratt, K., McClure, S.F., Moses, T., Douthit, T.R., Hughes, R., Novak, S., Shigley, J.E., Wang, W., Bordelon,

O., and Kane, R.E. (2003) Beryllium diffusion of ruby and sapphires. Gems & Gemology, 39, 84–135.

Ho, S.K. (2015) Analysis of Impurity Effects on the Coloration of Corundum by Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS).

Applied Spectroscopy, 69, 2, 269-276

Panda S. K. & Jung In-Ho (2020) Coupled Experimental Study and Thermodynamic Modeling of the Al2O3–Ti2O3–TiO2 System.

ISIJ International, 60, 1, 31–4

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BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Drôlerie. Materiali inusuali in un laboratorio gemmologico.

R. Navone1, E. Costa2

1 Laboratorio Gemmologico R.A.G., Corso San Maurizio 52, 10124 Torino (TO)

2 Università Torino, Dip. di Scienze della Terra, Via Valperga Caluso 35 10125 Torino (TO)

[email protected]

Nella Storia dell'Arte il termine drôleries, di origine francese, indicava le bizzarre e grottesche figure che

decorano le architetture gotiche o le iniziali miniate dei manoscritti medievali. Traducibile nell’italiano

“buffonerie”,“stranezze”; il termine è stato esteso nei secoli a diversi settori, compreso quello dell’arte

applicata.

Gli autori hanno utilizzato questo vocabolo per indicare alcuni materiali inconsueti sottoposti nel corso degli

anni al laboratorio. Saranno presentati alcuni dei più interessanti casi di studio e le tecniche utilizzate per

l'identificazione con una breve descrizione del percorso di analisi.

Fra i materiali naturali possiamo citare come esempio un calcare micritico a grana estremamente fine o un

esemplare di piromorfite, raro minerale di piombo. Fra i prodotti artificiali troveremo delle resine, utilizzate

per perpetrare degli ingegnosi inganni. Infine dei trattamenti con delle sostanze assolutamente inusuali e

difficili da individuare utilizzate soprattutto in campo industriale.

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BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Il Diamante: viaggio al centro della Terra

F. Nestola1

1 Dipartimento di Geoscienze, Università degli Studi di Padova, Via Gradenigo 6, 35131 Padova

Indirizzo email dell’autore che presenta: [email protected]

I diamanti sono “oggetti geologici” preziosi in quanto forniscono informazioni dirette sull’interno del nostro

Pianeta. Tuttavia, il pregio di un diamante in geologia è estremamente più complesso rispetto al pregio che

questa “pietra preziosa” può avere in gemmologia. Infatti, è ben noto che un gemmologo determinerà il

valore di un diamante non solo dalle sue dimensioni ma anche dalla sua purezza. Al contrario, un geologo

apprezzerà un diamante tanto più questo conterrà impurità e inclusioni: infatti, proprio le inclusioni nei

diamanti naturali rappresentano delle vere e proprie finestre aperte sul centro della Terra. Per un geologo, il

diamante funge principalmente da “mezzo trasportatore indistruttibile e molto antico” di frammenti

mineralogici provenienti da grandissime profondità. Il diamante permette non solo di conoscere cosa

davvero ci sia all’interno della Terra a profondità tra i 130 e i 1000 km ma allo stesso tempo di capire come

il nostro pianeta sia andato incontro a grandi trasformazioni in funzione dei miliardi di anni. È ben noto che i

diamanti possano avere età fino a 3.6 miliardi di anni e quindi sono in grado di intrappolare inclusioni

mineralogiche estremamente antiche (qualora l’inclusione sia nata prima del diamante che l’ha intrappolata,

questa potrebbe anche superare i 4 miliardi di anni di età).

I diamanti naturali possono essere suddivisi in due grandi categorie: 1) i diamanti litosferici; 2) i diamanti

super profondi.

1) I diamanti litosferici. Si tratta di diamanti che si formano a profondità comprese tra circa 120-130 fino a

circa 200-210 km nel mantello terrestre; hanno morfologie molto regolari (cubo-ottaedro, etc.) presentano

un contenuto in azoto come impurità molto elevato fino a qualche migliaio di parti per milione. Tuttavia, la

principale caratteristica dei diamanti litosferici è la tipologia di inclusioni tipiche del mantello superiore, dal

granato all’olivina, dal pirosseno ai solfuri di ferro, alla coesite e altre fasi minori. I diamanti litosferici

rappresentano circa il 99% di tutti i diamanti studiati sino ad ora.

2) I diamanti super profondi. Tali diamanti sono anche conosciuti come diamanti sublitosferici e sono

estremamente rari non superando probabilmente l’1% di tutti i diamanti investigati fino ad oggi. I diamanti

super profondi nascono a profondità molto elevate tra i 300 e probabilmente i 1000 km; possiedono

morfologie molto irregolari e contenuti in azoto spesso trascurabili. Anche per i diamanti super profondi una

caratteristica decisiva nella loro identificazione è certamente la tipologia di inclusioni mineralogiche. Nei

diamanti super profondi vengono identificati diversi minerali come il ferropericlasio, la breyite (CaSiO3), la

jeffbenite (composizione circa di un granato piropo-almandino) e molte altre fasi ancora in studio.

La presentazione intende fornire una vera e propria carrellata sulle diverse tipologie di diamanti e inclusioni

con l’obiettivo di far comprendere quanto importante sia lo studio del diamante naturale nella geologia

moderna in quanto rappresenta realmente l’unica possibilità che i geologi hanno di indagare le grandi

profondità terrestri.

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BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Il diamante naturale e i suoi competitors: analisi gemmologiche e sfide analitiche

L.Prosperi1

Istituto Gemmologico Italiano

[email protected]

I materiali utilizzati come “competitors” del diamante sono generalmente trasparenti, incolori e con

caratteristiche ottiche il più possibile simili a quelle del diamante. In passato sono stati utilizzati minerali

naturali, come topazio, quarzo, zircone. Dall’inizio del secolo scorso con l’avvento dei “minerali sintetici”,

le imitazioni del diamante utilizzate in gioielleria sono state: corindone sintetico, rutilo sintetico, spinello

sintetico e infine moissanite sintetica. Successivamente sono arrivati sul mercato gemmologico i materiali

artificiali, senza corrispondente naturale, come "YAG", "GGG", "Titanato di Stronzio (Fabulite)" e

"Zirconia Cubica". Attualmente il competitor più aggressivo è il diamante sintetico, prodotto per la prima

volta negli anni ’50, ma sempre più presente nel mercato della gioielleria negli ultimi 8 anni.

Una corretta identificazione della maggior parte dei materiali utilizzati come imitazione del diamante può

essere effettuata utilizzando una strumentazione gemmologica di base. Si può facilmente osservare come sia

possibile una prima distinzione utilizzando un semplice rifrattometro, strumento che ci permette di

determinare l'indice di rifrazione dei vari materiali. In questo modo vengono, ad esempio, riconosciute tutte

le imitazioni aventi indice di rifrazione minore di 1,78 (spinello sintetico e topazio). Per le imitazioni con

indice di rifrazione maggiore di 1,78, è di estrema utilità la determinazione della densità, soprattutto se si ha

a disposizione una bilancia idrostatica. L'unica limitazione a questo metodo risiede nel fatto che non può

essere applicato alle pietre montate, ma a questo punto può risultare molto

utile l'osservazione, a occhio nudo, della dispersione, diversa da materiale a materiale, e della brillantezza.

Può anche essere di aiuto l'analisi delle inclusioni e della fluorescenza.

Per una corretta identificazione del diamante sintetico la strumentazione gemmologica di base può non

essere sufficiente. Le analisi necessarie hanno bisogno di strumentazione avanzata e personale specializzato.

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BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Spettroscopia e imaging FTIR dei diamanti

G. Della Ventura1,2,3, M. Cestelli Guidi2

1 Dipartimento di Scienze, Università di Roma Tre, L. S. Leonardo Murialdo 1, 00146, Roma 2 INFN-LNF, Via E. Fermi 40, Frascati 00044 (Roma) 3 INGV, Via di Vigna Murata 605, 00143 Roma

[email protected]

I diamanti sono sicuramente tra le gemme più ricercate e costose, ed esiste quindi un vasto mercato per analoghi simili

o sintetici o per diamanti trattati per migliorarne colore o qualità. Tra le svariate tecniche analitiche non distruttive, la

spettroscopia infrarossa (FTIR) rappresenta senza dubbio la metodologia migliore dal punto di vista della semplicità di

uso e del costo, per identificare le varie tipologie di gemma ed eventuali manipolazioni (Thongnopkun and Ekgasit,

2005). Come è noto, i diamanti naturali, idealmente costituiti da solo carbonio, contengono impurezze di altri

elementi, tipicamente azoto (N) e boro (B); oggi sappiamo anche che la presenza di questi elementi non è casuale, ma

è legata alle particolari condizioni (in termini di pressione e temperatura, P-T) di genesi del minerale (Smith et al.,

2018). La distribuzione di questi elementi nella struttura determina quella che viene definita la “tipologia” del

diamante, una classificazione che ha una forte valenza in gemmologia perchè è legata al colore e quindi alla rarità e al

valore commerciale della pietra. Il diamante ha uno spettro IR molto caratteristico, cosa che consente sia di

identificare in modo relativamente semplice la gemma da imitazioni con proprietà simili, tipo ZrO2 cubica o la

moissanite (SiC), che differenziare diamanti naturali da sintetici, che caratterizzarne eventuali trattamenti in alta P-T.

Oltre a queste applicazioni gemmologiche, le nuove tecniche

micro-spettroscopiche IR oggi permettono l’accesso ad

informazioni scientifiche di grande attualità per la ricostruzione

della geofisica del nostro pianeta. I diamanti nascono a grande

profondità nel mantello terrestre (Nestola et al., 2018) e vengono

poi trasportati sulla superficie dai processi geodinamici, per cui

spesso conservano nel loro

interno frammenti di materiali inglobati durante la loro crescita e il

loro tragitto verso la superficie. Lo studio di queste inclusioni, che

possono essere sia solide (minerali) che gassose (molecole volatili

come CO2, H2O, o idrocarburi) ci permette quindi di ricostruire la

composizione geologica di luoghi per noi inaccessibili (Smith et

al., 2017; Nestola et al., 2018; Nimis et al., 2018). Una tecnica di

grande impatto è la possibilità di ottenere immagini ad alta

risoluzione (Della Ventura et al., 2014) della distribuzione di inclusioni all’interno del campione (Fig. 1). Esempi di

queste applicazioni sono stati pubblicati recentemente e dimostrano le enormi potenzialità del metodo sia per quanto

riguarda la possibilità di monitorare i processi di genesi e crescita del diamante (Howell et al., 2012; Agrosì et al.,

2017) che per ricostruire le condizioni fisiche del mantello terrestre (Agrosì et al., 2019).

Fig. 1. Distribuzione dell’azoto associato ad

inclusioni al centro di un diamante di Juina

(Brasile). Da Agrosì et al. (2019)

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BARI, 22-23 LUGLIO 2021

References:

Agrosì, G. et al. (2017): Crystals, 7, 233; Agrosì, G. et al. (2019): Lithos, doi.org/10.1016/ j.lithos.2019.105279; Della Ventura et

al. (2014) Rew. Mineralogy and Geochem., 78, 447-479; Howell et al. (2012): Diamonds and Related Mat., 29, 29-26; Nestola, F.

et al. (2018): Nature, 555, 237-241; Nimis et al. (2018): Geology, doi.org/10.1130/ G45235.1; Thongnopkun, P. & Ekgasit, S.

(2005): Diamonds and related Mat., 14, 1592-1599; Smith et al. (2017): Science, 354, 1403-1405; Smith et al. (2018): Nature,

560, 84-187.

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BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Screening dei diamanti e identificazione delle pietre di colore mediante spettroscopia e

fluorescenza

Alberto Scarani

Magilabs - [email protected]

La produzione di diamanti sintetici con il metodo Alta pressione/Alta

temperatura ha avuto negli ultimi anni un notevole incremento grazie

soprattutto alla possibilità di ottenere pietre quasi completamente prive di azoto

e, di conseguenza incolori mediante l’utilizzo nuovi tipi di catalizzatori e

l’aggiunta di nitrogen getters come Hf, Zr, Al or Ti (1). Parallelamente, anche la

tecnica a deposizione di vapore CVD si è notevolmente evoluta sino a rendere

economicamente competitivi diamanti sintetici anche di minime dimensioni.

Inizialmente questi sono stati fraudolentemente aggiunti a lotti di naturali e in

molti casi anche montati in pezzi di gioielleria prevalentemente di produzione

asiatica. Se l’identificazione di diamanti sintetici non è mai stato un vero problema per i laboratori

gemmologici, la comparsa di pietre piccole in considerevole quantità ha reso il tradizionale approccio

diagnostico decisamente più complicato e spesso economicamente impraticabile. Il mercato ha quasi

immediatamente segnalato l’urgente necessità di metodi di screening che avessero caratteristiche adeguate

ad arginare il problema, essenzialmente: facilità d’uso anche per personale senza competenze specifiche,

economicità, velocità operativa. Sono quindi apparsi sul mercato strumenti basati su singole differenti

tecnologie che stanno consentendo di effettuare screening veloci su larga scala. Le filosofie che

caratterizzano questi apparati sono sostanzialmente due: l’individuazione del materiale sintetico mediante il

riconoscimento di caratteristiche specifiche e l’individuazione di quello naturale.

La spettroscopia a fluorescenza appartiene al secondo gruppo e si è recentemente dimostrata una tecnica

estremamente efficace per lo screening dei diamanti incolori / quasi incolori. La stragrande maggioranza dei

diamanti naturali presenta difetti nella struttura cristallina dovuti ad aggregati di azoto non riproducibili nel

processo di crescita dei diamanti sintetici e che possono essere facilmente individuati mediante questo

metodo che consente inoltre di identificare anche i simulanti. Inoltre, alcuni diamanti di colore fantasia

possono essere differenziati sia da quelli sintetici che da alcuni naturali che hanno subito miglioramenti

artificiali del colore. L'efficacia di questa tecnica non si limita al campo dei

diamanti (2). Molte pietre di colore, infatti, presentano specifici spettri di

emissione che ne consentono l'identificazione univoca. È principalmente il

caso di gemme con impurezze di cromo e vanadio. La spettroscopia a

fluorescenza è anche utile per identificare i trattamenti mediante

impregnazione con sostanze estranee, ad esempio negli smeraldi. In molti casi

è anche possibile distinguere se il materiale di riempimento è di origine

organica o sintetica.

References: (1) Hainschwang, (2017): Rivista Italiana di Gemmologia, 1, 25-31; (2) Han Tsai & D’Haenens-

Fluorescenza zonata in dia-

mante naturale multi-trattato

HPHT-Irr-Ann. di colore

rosa.

Spettro a fluorescenza di topazio rosa

con alto tasso di impurezze di cromo.

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Studi di provenienza e alterazione dell'ambra: un approccio multianalitico

M.C. Caggiani1

1 Dipartimento di Scienze Biologiche, Geologiche e Ambientali, Università degli Studi di Catania, C.so Italia 57, Catania.

[email protected]

La resina fossile è un materiale organico solido derivante da processi di trasformazione chimica di resine di

diversi tipi di conifere e angiosperme, la sua deposizione per lunghi periodi di tempo può risultare in diversi

gradi di maturazione. Sebbene alcuni autori [Bogdasarov 2007] sostengano che la definizione di “ambra”

debba essere ristretta esclusivamente alla varietà succinite, che si ritrova principalmente sulle coste sud-

occidentali del Mar Baltico e nel bacino del Dnepr, si farà qui un uso generico di questo termine, riferendosi

a resine solidificate di varia origine, principalmente costituite da alcoli, esteri e complesse miscele di

terpenoidi. L’ambra baltica è stata indubbiamente la più usata nella cultura materiale attraverso i secoli e, di

conseguenza, è una delle più studiate; in questo lavoro si riporteranno confronti con campioni di diversa

provenienza: Romania (romanite) e Sicilia (simetite). La romanite, a lungo sfruttata nell’area di Colți

(Contea di Buzău), presenta alcune importanti differenze rispetto alla succinite, ad esempio è più ricca in

gruppi carbossilici, probabilmente perché più ossidata [Truica et al. 2014]. La simetite, che prende il nome

dal fiume Simeto e la cui fonte principale sono le coste ioniche della Sicilia in corrispondenza della città di

Catania, è considerata in gemmologia una delle ambre di maggior valore per le sue proprietà chimico-fisiche

e la sua rarità [Barone et al. 2016, van der Werf et al. 2016]. Nell’analisi di materiali complessi come

l’ambra, si rende spesso necessaria per una completa caratterizzazione, la combinazione di diversi metodi

analitici, volti ad indagare principalmente due aspetti: la provenienza e il grado di alterazione di campioni di

origine geologica o archeologica. Un metodo comunemente impiegato per discriminare la provenienza

baltica da altre origini europee è la spettroscopia infrarossa (FTIR-ATR e/o DRIFT) [Angelini & Bellintani

2005]. In questo lavoro si mostrerà più nel dettaglio come anche la spettroscopia Raman si sia dimostrata

efficace nel riconoscimento della romanite [Truica et al. 2014] e della simetite, anche in accoppiamento con

Risonanza Magnetica Nucleare (NMR) e trattamento statistico [Barone et al. 2016], basandosi su

caratteristiche spettrali che sono legate a diversi gradi di maturazione. Molto meno studiata è l’alterazione

dell’ambra, che si manifesta principalmente con scurimento e incrostazioni. Si mostrerà come indagini FT-

Raman di succinite e romanite sottoposte a weathering artificiale, siano in grado, unitamente a trattamento

statistico, di distinguere due diversi comportamenti in termini di degrado [Badea et al. 2015]. Si

considereranno infine alcuni campioni di ambra conservati nelle teche del Museo di Mineralogia, Petrografia

e Vulcanologia del Dipartimento di Scienze Biologiche, Geologiche e Ambientali dell’Università di Catania

e se ne attribuirà la provenienza in modo non invasivo tramite spettroscopia infrarossa (FTIR-ATR e

DRIFT), valutandone anche la possibile alterazione superficiale.

Angelini, I. & Bellintani, P. (2005): Archaeometry 47, 441-454; Badea, G.I., Caggiani, M.C., Colomban, Ph., Mangone, A.,

Teodor, E.D., Teodor, E.S. & Radu, G.L. (2015): Applied Spectroscopy 69(12), 1457-1463; Barone, G., Capitani, D., Mazzoleni,

P., Proietti, N., Raneri, S., Longobardo, U. & Di Tullio, V. (2016): Applied Spectroscopy 70(8), 1346-1355; Bogdasarov, M.A.

(2007): Mineralogy of Fossil Resins in Northern Eurasia, Geology of Ore Deposits, 49(7), 630-637; Truica, G.I., Ditaranto, N.,

Caggiani, M.C., Mangone, A., Liescu, S.C., Teodor, E.D., Sabbatini, L. & Radu, G.L. (2014): Chemical Papers, 68 (1), 15-21;

van der Werf, I.D., Fico, D., De Benedetto, G.E. & Sabbatini, L. (2016): Microchemical Journal 125, 85-96.

Page 29: CONTRIBUTI SCIENTIFICI

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BARI, 22-23 LUGLIO 2021

LE VARIABILI CHE DETERMINANO IL MERCATO DELLE GEMME DI COLORE

Rocco Gay

Petramundi s.r.l. Via del Lavoro 1, 15048 Valenza, Italy.

[email protected]

Negli ultimi due anni è stata registrata una significativa flessione nel valore del commercio mondiale del

gioiello, cui corrisponde una pari flessione nella quantità di scambi internazionali. In Italia in particolare

assistiamo ad una riduzione delle esportazioni in termini di valore del 31,2%, e persino del del 44% nel

distretto di Valenza. Ciò nonostante, la domanda per le gemme di colore è in crescita costante , così come

sono aumentate del 54% le importazioni di gioielleria in Cina dall'Italia proprio nel 2020. Forse in modo non

casuale, nel 2021 il gruppo LVMH ha incrementato le vendite di gioielli del 13%. Sono in effetti le grandi

società del lusso, che includono anche Richemont e Kering, proprietari dei più prestigiosi brand della

gioielleria mondiale, a influenzare il mercato, costruire l'auspicata ripresa e ritrovare lo slancio di crescita

per il settore. Giocano a loro favore la dimensione globale, che consente una distribuzione capillare dei punti

vendita e la capacità di intercettare le diverse tipologie di consumatori; la comunicazione istituzionale e

attraverso i social media; la credibilità e l’affidabilità rispetto ai principali interrogativi dei consumatori

“responsabili” di oggi. I grandi Brand, inoltre, influenzano direttamente il mercato delle gemme di colore

poiché ne orientano la scelta ed il consumo sia nelle produzioni di massa che nell’alta gioielleria.

Naturalmente la tipologia di taglio rappresenta una cifra distintiva per ciascun Brand, ma non è soltanto

l’aspetto estetico a determinare il successo di una gemma bensì l’origine del materiale, la reperibilità in

qualità e quantità costante, la sua durabilità. A queste caratteristiche di ordine tecnico si aggiungono delle

issues di natura etica quali la tracciabilità delle risorse, la sostenibilità del processo produttivo, la trasparenza

delle informazioni dall’estrazione al prodotto finito. Il mondo produttivo si è evoluto ed è oggi capace di

seguire questi input grazie ad aziende sempre più strutturate per dimensione capacità produttive e utilizzo di

nuove tecnologie. Nella complessità del cambiamento in

atto la pandemia ha generato difficoltà in termini di logistica e reperibilità delle materie prime, dando però

ulteriore slancio ai processi di sostenibilità e rilocalizzazione a vantaggio dei distretti produttivi quali

Valenza.

References:

Fondo Monetario Internazionale (FMI) (2021) , Elaborazioni StudioBo su dati Ulisse.

Sole24ore (01/04/2021), Redazione Moda

Ansa ( 1/04/2021), Il Gioiello Italiano

Page 30: CONTRIBUTI SCIENTIFICI

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BARI, 22-23 LUGLIO 2021

La micro-tomografia 3D per lo studio delle caratteristiche interne dei diamanti

Mele D., Agrosì G., Tempesta D.

Dipartimento di Scienze della Terra e Geoambientali, Università degli Studi di Bari “Aldo Moro”

Ricostruzione 3D del diamante xx. Al suo interno sono presenti tre inclusioni (colore rosso), sulla superficie si osservano le

faccette triangolari (colore grigio)

La microtomografia computerizzata di assorbimento a raggi X ad alta risoluzione è una tecnica di imaging

tridimensionale che permette di indagare la microstruttura interna di un oggetto. Essa rappresenta uno

strumento prezioso perché consente di analizzare oggetti senza doverli distruggere. Per questo motivo, negli

ultimi decenni, la microtomografia è diventata una tecnica essenziale nello studio dei diamanti e delle

gemme sia per il loro elevato valore economico ma anche scientifico. In questo lavoro presentiamo i risultati

e le potenzialità della microtomografica, applicata a diversi tipi di diamanti, il cui valore è inestimabile dal

punto di vista scientifico. Lo studio 3D delle inclusioni, insieme ad altre tecniche non distruttive (-Raman,

-FTIR, -LIBS) ha permesso di ipotizzare gli ambienti di formazione dei diamanti analizzati, preservando

la loro integrità e il loro successivo utilizzo per le nostre future generazioni.

Page 31: CONTRIBUTI SCIENTIFICI

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BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Caratterizzazione in-situ delle inclusioni di solfuro nei diamanti e l’età di formazione del

diamante

M.G. Pamato1, D. Novella1, F. Nestola1

1 Dipartimento di Geoscienze, Università degli studi di Padova, Via G. Gradenigo 6, 35131 Padova

Indirizzo email dell’autore che presenta: [email protected]

I diamanti che hanno intrappolato inclusioni mineralogiche costituiscono strumenti ineguagliabili per

indagare l’evoluzione chimica del mantello terrestre che altrimenti risulterebbe inaccessibile. Tra le

inclusioni che possono essere presenti nei diamanti, i solfuri sono certamente le più abbondanti e, allo stesso

tempo, rappresentano uno strumento importante per datare la formazione del diamante attraverso le analisi

isotopiche Re-Os.

Nel presente lavoro sono state investigate una serie di inclusioni di solfuro ancora intrappolate in diamanti

litosferici provenienti da due cratoni canadesi tramite diffrazione a raggi X a cristallo singolo con lo scopo

di determinare le relazioni temporali di crescita tra diamante e inclusione. Tali relazioni sono infatti

fondamentali al fine di determinare se i solfuri si sono formati singeneticamente con i diamanti e, di

conseguenza, possano realmente essere utilizzati per datare i diamanti stessi. Abbiamo determinato per la

prima volta sia le orientazioni cristallografiche delle inclusioni rispetto ai diamanti che la composizione del

monosolfuro originiario (monosulphide solid solution) stabile alle condizioni di alta temperatura nel

mantello terrestre. I dati diffrattometrici raccolti nel presente lavoro sono stati combinati con un modello di

diffusione che abbiamo sviluppato per l’Os nei solfuri. I risultati finali dimostrano che le inclusioni di

solfuro studiate, pur essendo protogenetiche rispetto al diamante, permettono in ogni caso di datare l’evento

di formazione del diamante tramite il metodo Re-Os.

Page 32: CONTRIBUTI SCIENTIFICI

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BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Analisi di corindoni trattati mediante tecnica SEM-EDS

Giulio Chiodi1, Paolo Cornale1, Elisa Milizia1, Pia A. Antignani1 1 Labigem, via Vecchia Ferriera 70, 36100 Vicenza (Italia)

Indirizzo email dell’autore che presenta: [email protected]

Il corindone, nelle sue varietà zaffiro e rubino, è una delle gemme più richieste e apprezzate da secoli. La

continua crescita della domanda per queste varietà preziose di corindone ha fatto sì che negli ultimi anni

venisse sviluppato un numero sempre maggiore di trattamenti migliorativi per consentire la vendita anche di

quel materiale che allo stato naturale avrebbe scarso valore gemmologico. Al fine di migliorare le

caratteristiche di colore e purezza, oltre al classico trattamento termico, queste gemme possono subire

trattamenti di riempimento con sostanze di vario tipo, le quali spaziano dal vetro a base di silice al vetro al

piombo o con altri metalli pesanti. Nella maggior parte dei casi queste sostanze sono diagnosticabili

semplicemente con l’osservazione al microscopio ottico da gemmologia, la quale, tuttavia, da sola non è in

grado di fornire informazioni circa l’esatto chimismo delle sostanze usate come riempimento. L’analisi

mediante microscopio elettronico a scansione (SEM), abbinato ad un sistema microanalitico a dispersione di

energia (EDS), può essere di supporto a tali osservazioni, permettendo di analizzare le gemme ad elevato

ingrandimento e di focalizzarsi sulle fratture e/o cavità riempite dove è possibile ottenere un’analisi chimica

elementare delle sostanze usate come riempimento. La tecnica è particolarmente utile per lo studio dei

corindoni riempiti con vetri a base di metalli pesanti, in quanto al SEM, sfruttando gli elettroni retrodiffusi

(BSE), si ottengono immagini dettagliate delle zone trattate in cui i riempimenti, a causa del loro elevato

numero atomico medio, risaltano rispetto al corindone. Labigem è dotato di un microscopio elettronico a

scansione SEM-EDS Phenom XL della Thermo Fisher Scientific con sorgente in Esaboruro di Cerio

(CeB6), il quale garantisce immagini di alta qualità anche su campioni non conduttivi e non metallizzati,

oltre ad un segnale ottimizzato per la microanalisi a dispersione di energia (EDS). Questo sistema consente

l’analisi delle gemme senza alterarne lo stato naturale, poiché non è necessaria alcuna preparazione

preventiva (metallizzazione).

Figura. (a) L’immagine al microscopio elettronico a scansione SEM in modalità elettroni retrodiffusi (BSE) dello zaffiro mostrato

in figura b evidenzia la presenza di fratture riempite con una sostanza a diversa composizione chimica rispetto al corindone. (c)

Spettro EDS e risultati dell’analisi chimica elementare della sostanza presente nelle fratture dello zaffiro mostrate nella figura a. In

questo caso si tratta di un vetro al piombo e cobalto. Le analisi chimiche sono espresse in percentuali atomiche (Atomic Conc.) e

percentuali in peso (Weight Conc.).

Page 33: CONTRIBUTI SCIENTIFICI

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III CONFERENZA NAZIONALE DIAMANTE E GEMME DI COLORE - GENESI, PROVENIENZE E IMPLICAZIONI SUL MERCATO

BARI, 22-23 LUGLIO 2021

References:

Shane, F. M., Christopher, P. S., Wuyi, W., & Matthew, H. (2006). Identification and durability of lead glass-filled rubies. Gems

& Gemology, Spring, 22, 34; Visconti, P. & Piccardo, E. (2012): Rubini infiltrati. Caratteristiche gemmologiche e durabilità,

Consorzio Prometeo.

Page 34: CONTRIBUTI SCIENTIFICI

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BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Identificazione di tormaline mediante spettroscopia Raman

F. Rizzo 1, G. Agrosì 2, G. Tempesta 3

Dipartimento di Scienze della Terra e Geoambientali, Università di Bari, Via E. Orabona 4, 70125 Bari, Italia.

E-mail: [email protected]

La spettroscopia Raman è una tecnica non distruttiva e non invasiva molto utilizzata nella moderna analisi

gemmologica. L’arrivo sul mercato di materiali sintetici o trattati impone l’uso di tecniche avanzate in grado

di identificare velocemente l’autenticità e la qualità del materiale in esame. Questa tecnica spettroscopica

genera, per ogni campione analizzato, uno spettro unico e distintivo che dipende dalla struttura cristallina e

dalla composizione chimica del minerale. Lo scopo di questo studio è quello di proporre un metodo per

l’identificazione rapida di alcune specie di tormalina utilizzando la spettroscopia Raman, anche con

strumentazioni low-cost. I minerali appartenenti al supergruppo della tormalina sono molto richiesti in

ambito gemmologico per le loro numerose varietà cromatiche e possono avere valore commerciale molto

differente. Le specie mineralogiche di importanza gemmologica sono principalmente quattro: elbaite

liddicoatite, dravite e sciorlite. L’elbaite, a sua volta, comprende diverse varietà, tra cui le più conosciute

sono paraiba, rubellite, watermelon, indicolite, siberite e verdelite. Proprio la variabilità cromatica delle

tormaline, associata ad un’ampia variabilità della composizione chimica, rende difficile un’univoca

determinazione della singola specie utilizzando le metodiche classiche della gemmologia come ad esempio

la determinazione dell’indice di rifrazione e del peso specifico. L’identificazione della specie mineralogica

può essere, invece, condotta rapidamente e in modo univoco analizzando gli spettri Raman. Infatti, le

informazioni strettamente legate alla diversa composizione chimica generano nello spettro specifici picchi.

Page 35: CONTRIBUTI SCIENTIFICI

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BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Turchese naturale e trattata con metodo Zachery: uno studio preliminare

G. Marchetti1, N. Marinoni1, V. Diella2, M. Cantaluppi1, E. Possenti3, L. Mancini4, I. Adamo5,

L.Prosperi5

1 Dipartimento di Scienze della Terra “Ardito Desio”, Università degli Studi di Milano

2 Istituto di Geologia Ambientale e Geoingegneria, Consiglio Nazionale delle Ricerche, IGAGCNR,

Sezione di Milano

3 Istituto di Scienze del Patrimonio Culturale, Consiglio Nazionale delle Ricerche, ISPC-CNR,

Milano

4 Elettra - Sincrotrone Trieste S.C.p.A., Basovizza-Trieste

5 Istituto Gemmologico Italiano (IGI), Milano

Indirizzo email dell’autore che presenta: [email protected]

La turchese è una delle gemme più conosciute nella storia dell’umanità ed è stata utilizzata come

ornamento personale e in manufatti di varia natura fin dall’antico Egitto. La pietra viene

comunemente trattata per impedire la variazione del suo colore dovuta al facile assorbimento di

oli o grassi causato dalla sua elevata porosità. In particolare, dalla fine degli anni ‘80 è stato messo

a punto un procedimento chiamato trattamento Zachery. Il trattamento viene applicato all’intero

volume di grezzo di qualità medio-alta, non prevede l’impiego di plastiche, cere, lacche, coloranti

o aggiunte di elementi cromofori e rende la gemma più dura e di colore più intenso. Poco o nulla

si sa di come avvenga, se non che è frutto del tentativo di riprodurre le condizioni ambientali di

formazione dei giacimenti di turchese delle miniere di Kingman, Arizona, USA. In base agli studi

finora effettuati, è solo l’analisi chimica, con l’individuazione di un eccesso di potassio, che

distingue le pietre trattate Zachery da quelle naturali.

In questo lavoro preliminare, sono state confrontate turchesi naturali e trattate con metodo Zachery

con lo scopo di studiare le differenze tra le due a diversi livelli d’indagine, così da determinare

eventuali caratteri diagnostici aggiuntivi che permettano di identificare il trattamento. A tale

scopo, sono state utilizzate, oltre alle analisi gemmologiche, sia tecniche più tradizionali – analisi

chimiche (EMPA), immagini microstrutturali (SEM) e analisi in diffrazione a raggi X (XRD) –

sia meno convenzionali, come l’imaging 3D con microtomografia computerizzata a raggi X.

L’analisi gemmologica ha evidenziato come le turchesi naturali e trattate abbiano una differente

saturazione e omogeneità di colore, diversa macro-fratturazione e durezza. Per quanto riguarda

l’analisi chimica, le turchesi sottoposte a trattamento Zachery si distinguono dalle naturali per la

presenza di potassio. In particolare nelle sezioni interne di campioni trattati sono state osservate

delle variazioni sostanziali del contenuto di potassio (e sodio), che risulta più elevato ai bordi

rispetto alla parte centrale. Le immagini 2D della microstruttura mostrano un maggior grado di

compattezza per le pietre trattate, a cui si aggiunge la presenza di microfratture, di zone più ricche

in Cu e di cristalli di neoformazione all’interno dei pori. L’analisi microstrutturale in 3D ha messo

in evidenza la presenza di bordi di reazione che si estendono nell’intero volume della gemma, a

confermare l’avvenuto trattamento. Inoltre, l’indagine cristallografica ha indicato la presenza di

una componente non cristallina, la cui natura non è stata ancora individuata, assente nelle naturali.

In conclusione, in accordo con i dati di letteratura, le turchesi trattate con metodo Zachery hanno

contenuti maggiori di potassio e differenze a livello microstrutturale con un’evidente presenza di

bordi di reazione che interessano l’intero volume della gemma, che indicano l’avvenuto trattamento.

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III CONFERENZA NAZIONALE DIAMANTE E GEMME DI COLORE - GENESI, PROVENIENZE E IMPLICAZIONI SUL MERCATO

BARI, 22-23 LUGLIO 2021

References:

Fritsch E., McClure S.F., Ostrooumov M., Andres Y., Moses T., Koivula J.I., Kammerling R.C. (1999):

Gems & Gemology, 35, 4-16.

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BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Gem Session: musica dalle gemme

G. Eramo1, A. Monno1, E. Mesto1, M. De Tullio2

1 Dipartimento di Scienze della Terra e Geaomabientali, Università di Bari Aldo Moro, Bari 2 Dipartimento di Biologia, Università di Bari Aldo Moro, Bari

[email protected]

Negli ultimi anni, con il progetto “Aural Structures” sono stati realizzati modelli sonori (sonificazioni) di

una serie di minerali, finalizzati all’uso nella didattica e nella musealizzazione. Il presente contributo

propone un’estensione dell’algoritmo per la sonificazione dei minerali applicato alle gemme. Il progetto

“Gem Session”, partendo dal caso del diamante, combina ed elabora la sonificazione ottenuta con Aural

Strucutres con la sonificazione delle caratteristiche registrate sulla scheda di classificazione (peso, purezza,

taglio, ecc).

Il risultato costituisce un’ulteriore impronta digitale di tipo sonoro per ogni specifica gemma. La musica

ottenuta è associata ad immagini 3D della gemma che ruota intorno al suo asse di simmetria principale

mentre sono esplicitati con sottotitoli le proprie caratteristiche della stessa. L’effetto finale è un valore

aggiunto dell’originalità della gemma e per questo rende ancora più affascinante e suggestivo l’oggetto. Un

nuovo canale percettivo non solo visivo ma anche sonoro, quindi, che potrebbe aprire nuove prospettive nel

campo della gemmologia.

Saranno presentati degli esempi volti a mostrare le differenze sonore legate a caratteristiche gemmologiche

differenti.

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III CONFERENZA NAZIONALE DIAMANTE E GEMME DI COLORE - GENESI, PROVENIENZE E IMPLICAZIONI SUL MERCATO

BARI, 22-23 LUGLIO 2021

Partecipanti:

N.ro NOME COGNOME ENTE CITTA'

1 Giovanna Agrosi Uniba Bari

2 Vittorio Airoldi Airoldi Diamonds Lecco

3 Antonio Alfarano Geologo Lecce

4 Carmine Allocca Tumico Roma

5 Paolo Altamura Unigemm Bari

6 Alessandra Altieri Sapienza Roma

7 Angela Altomare Istituto di Cristallografia-CNR Bari

8 Giovanni B. Andreozzi Uniroma1 Roma

9 Gioacchino Francesco

Andriani Uniba Bari

10 Domenico Angelino IGR-rivista italiana di gemmologia Napoli

11 Pia Antignani Labigem Vicenza

12 Leo Antonicelli Unigemm Polignano a Mare

13 Valentina Arceci De Stefano associati srl Roma

14 Germana Barone Unict Catania

15 Tommaso Battiston Unimi Milano

16 Manila Bellipario Unigemm Palo del colle

17 Elena Belluso Unito Torino

18 Marco Benvenuti Unifi Firenze

19 Emanuele Bertuglia Catania

20 Costanza Bonadiman Unife Ferrara

21 Gilberto Bonaga Unibo Bologna

22 Ferdinando Bosi Uniroma1 Roma

23 Pasquale Brignola Gemmologo Caserta

24 Adam Buapua Monpourquoi Roma

25 Antonio Busco Unigemm Turi

26 Maria Cristina Caggiani Unict Catania

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27 Sara Calia Studente Uniba Altamura

28 Benedetta Campanile Uniba Mola di Bari

29 Marcello Capriati Unione gemmologica italiana Bari

30 Silvia Caredda Cagliari

31 Daniele Carriere Unigemm Francavilla Fontana

32 Elio Carrieri Unigemm Fasano

33 Dario Casavola Unigemm Noci

34 Marco Cavarra Unict Catania

35 Giulio Chiodi Labigem Vicenza

36 Marina Clausi Uniba Bari

37 Alessia Coccato Unict Catania

38 Rita Colella Unigemm Conversano

39 Sarah Coletta Inversi Studente Uniba Brindisi

40 Paolo Cornale Labigem Vicenza

41 Vincenzo Corrieri Unigemm molfetta

42 Gaia Cozzi Igi Milano Milano

43 Giuliano D'Alterio Roma

44 Luca D'Angiola D'Angiola Mario Anacapri

45 Giulia De Angelis IGI Milano

46 Chiara De Matteis Unipr Parma

47 Francesco De Matteo Unigemm Foggia

48 Piero De Stefano De Stefano associati srl Roma

49 Massimiliano Giovanni

De Venere Geologo Noci

50 Giancarlo Della Ventura Uniroma3 Roma

51 Lucrezia Di Bari Geologo Canosa di Puglia

52 Annamaria Dimundo Bari

53 Antonio Dipace Geologo San Ferdinando di Puglia

54 Isabella Donà Diamprest Parigi

55 Rosa Doria S.Vito sullo Ionio

56 Giuseppe Elettivo Uniba Bari

57 Emanuele Fabrizio Fabrizio Gioielli Venosa

58 Giovanni Fanelli Studente uniba Statte

59 Francesco Fatone Unigemm Andria

60 Andrea Fino Geologo-Gemmologo Caslino D'Erba

61 Claudio Finocchiaro Unict Catania

62 Giovanna Fioretti Uniba Bari

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63 Tiziana Forleo Uniba Bari

64 Annamaria Fornelli Uniba Bari

65 Rosa Anna Fregola Uniba Bari

66 Maura Fugazzotto Unict Catania

67 Giovanna Gabbin Giovanna Gabbin Martellago

68 Valentina Gagliardi IGI Milano

69 Gabriella Garuti Geologo Sasso Marconi (Bo)

70 Diego Gatta Unimi Milano

71 Rocco Gay ICA Torino

72 Angelo Giagnorio Geologo Sannicandro Garganico

73 Francesco Giannelli Unigemm Bari

74 Lorena Carla Giannossa Uniba Bari

75 Francesco Gigante org Puglia 466 Brindisi

76 Gaston Giuliani Ird nad Crpg/Cnrs Vandoeuvre

77 Antonella Grassi Unici Mottola

78 Loredana Grossi Galerie Royale Cusano Milanino

79 Giorgio Ippolito Unigemm Acquaviva

80 Stefano Iuli Unigemm Catanzaro

81 Kaylan Khourie EGL south Africa Sud Africa

82 Maria Lacalamita Uniba Bari

83 Alessandro Lamaistra Unigemm Altamura

84 Anna Irene Landi Unifi Firenze

85 Gabriele Lanzafame Unict Catania

86 Rossella Latorre Geologo Noci

87 Pier Paolo Limoni Cnr-Irpi Bari

88 Gianni Loglisci Altamura

89 Mattia Lopresti Uniupo Alessandria

90 Sofia Lorenzon Unipd Padova

91 Alfredo Lucarella Unigemm Martina Franca

92 Michele Macri Uniroma1 Roma

93 Elena Magnifico Mola di Bari

94 Annarosa Mangone Uniba Bari

95 Luciana Mantovani Unipr Parma

96 Giada Marchetti Unimi Villa d'Almè

97 Narcisa Mihaela Marian Unisi Siena

98 Nadia Marino Unical Rende

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99 Nicoletta Marinoni Unimi Milano

100 Gianluigi Marra Eni S.p.a Novara

101 Irene Marrapese Livorno

102 Bruno Martinez Martinez Diamanti Parma

103 Massimiliano Martino Unigemm Bari

104 Marilena Martucci Ferrara

105 Annalisa Martucci Unife Ferrara

106 Francesco Marzocca Gli ori di creso Bisceglie

107 Giuseppe Marzulli Bari

108 Paolo Mazzoleni unict Catania

109 Giovanni Melchiorre Geologo Monopoli

110 Miriam Meldolesi Mineralma Busto Arsizio

111 Daniela Mele Uniba Bari

112 Davide Melica Diagnostica restauro Lecce

113 Francesca Micheletti Uniba Bari

114 Marilena Midolo Siracusa

115 Andrea Militello Roma

116 Elisa Milizia Labigem Vicenza

117 Paolo Minieri IGR-rivista italiana di gemmologia Napoli

118 Daniele Mirizzi Geologo Putignano

119 Pietro Modugno Geologo Gravina in Puglia

120 Michele Monterisi Monterisi le officine orafe Andria

121 Giovanni Morieri Uniparthenope Napoli

122 Domenico Muschio Unigemm Bari

123 Francesco Natale Gemmologo Caltanissetta

124 Raffaella Navone RAG Torino

125 Fabrizio Nestola Unipd Padova

126 Anna Nitti Geologo Ruvo di Puglia

127 Paolo Notarnicola Unici Mottola

128 Roberta Occhipinti Unict Catania

129 Barbara Oliverio Uniroma Roma

130 Luca Orlanducci Lecce

131 Giovanni Pace Idea gioielli Bocciano

132 Francesco Pagliaro Unimi Milano

133 Martha Pamato unipd Padova

134 Maria Giovanna Pansa Studente Uniba Mola di Bari

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135 Tiziana Paparella Soprintendenza Ruvo di Puglia

136 Michele Paparella unigemm Bari

137 Ugo Parisi Acerra

138 Vito Pascale Gioielleria Pascale snc Altamura

139 Leonardo Pasqualetto unipd Padova

140 Danilo Perrone Gravere

141 Alberto Piscazzi Geologo Acquaviva

142 Alessandra Pisciandaro Geologo Stornara

143 Domenico Piscitelli Unigemm Bari

144 Maurizio Polentarutti Elettra-Sincrotrone Trieste Trieste

145 Nicola Precisvalle Unife Ferrara

146 Loredana Prosperi IGI Milano

147 Alberto Raspagni Valenza

148 Carlo Regina Unigemm San Severo

149 Rosanna Rizzi Cnr-IC Bari

150 Floriana Rizzo uniba Bari

151 Manuela Rossi Unina Napoli

152 Cosimo Rossini Unigemm Bari

153 Alessandro Rutigliano Gemmologo Terlizzi

154 Domenico Santoro Avellino

155 Eugenio Scandale Accademia Pugliese delle Scienze Bari

156 Alberto Scarani Magilabs Roma

157 Emanuela Schingaro Uniba Bari

158 Francesco Sdao Unibas

159 Giorgio Senesi Cnr (ISTP) Bari

160 Francesco Sequino Gem-tech Napoli

161 Luigi Siciliani Centro Gemme Luigi Siciliani Bari

162 Anna Sinisi Unigemm Massafra

163 Liviano Soprani Taglieria Pietre preziose Ravenna

164 Deborah Sparta Unimi Milano

165 Teodora Stefania Specchia Geologo Corigliano d'Otranto

166 Emanuele Spedicato

Lequile

167 Caterina Stea geologo Bitritto

168 Antonio Stroscio Unict Catania

169 Maria Pia Tarantino Unigemm Torre Maggiore

170 Luisa Tateo Geologo Bari

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171 Gioacchino Tempesta uniba Bari

172 Marco Torelli Masterstone Roma

173 Francesca Tramonta

Roma

174 Mario Tribaudino Unipr Parma

175 Fabio Triggiani Università di Pisa Noicattaro

176 Antonello Triggiante Unigemm Laterza

177 Domenico Trizio Alfredo Trizio Srl Bari

178 Mila Ughetti

Tivoli

179 Giovanni Varriale Geologo Napoli

180 Emanuele Vecchio Unigemm Brindisi

181 Vito Antonio Venezia Studente uniba Matera

182 Anna Viceconte Geologo Laterza

183 Giovanna Visaggi Gold Visaggi Terlizzi