L’analisi mediante microscopia elettronica a scansione accoppiata a spettroscopia a dispersione di energia (SEM-EDS) rappresenta uno strumento fondamentale per l’individuazione e la caratterizzazione di minerali contenenti elementi delle terre rare (REE, Rare Earth Elements) presenti in concentrazioni molto basse, dell’ordine delle parti per milione (ppm), all’interno delle rocce di scavo.
Tra queste, particolare interesse rivestono alcune rocce vulcaniche acide italiane, come le rioliti, nelle quali possono essere rinvenuti elementi quali lantanio (La), cerio (Ce) e neodimio (Nd).
Le rioliti sono rocce effusive ricche in silice (>70% SiO₂), originate dal raffreddamento rapido di magmi altamente differenziati. In Italia affiorano in diversi distretti vulcanici, tra cui la Sardegna centro-settentrionale (area del Monte Arci e del Logudoro), il Lazio settentrionale e alcuni settori della Toscana meridionale.
Queste rocce presentano generalmente una tessitura porfirica, con fenocristalli di quarzo e feldspati immersi in una matrice microcristallina o vetrosa. I processi di alterazione idrotermale e meteorica possono trasformare parte della matrice originaria in minerali argillosi, tra cui la caolinite.
Nelle immagini ottenute in modalità BSE (Backscattered Electrons), i minerali contenenti elementi ad elevato numero atomico appaiono significativamente più brillanti rispetto alla matrice silicatica circostante. In particolare, piccole particelle ricche in terre rare sono facilmente riconoscibili come inclusioni bianche distribuite nella matrice di caolinite.
Quest’ultima mostra frequentemente la caratteristica morfologia lamellare o “a fisarmonica”, costituita da aggregati di sottili lamine accartocciate e sovrapposte, tipica dei processi di alterazione dei feldspati.
Fig. 1 – Immagine ottenuta con SEM Tabletop Coxem EM-40 su campione in polvere proveniente da roccia di scavo riolitica. Campione gentilmente concesso da MINS4 – UniMORE (www.mins4.com). In evidenza piccole particelle di terre rare fra le lamelle delle strutture “a fisarmonica” della caolinite.
Le analisi EDS consentono di determinare la composizione chimica delle particelle brillanti e di identificare i principali minerali ospitanti delle terre rare. Tra questi, la monazite rappresenta uno dei più comuni fosfati di terre rare leggere, con composizione generale (Ce,La,Nd)PO₄.
I grani di monazite osservati nelle rioliti alterate sono generalmente submicrometrici o micrometrici, con morfologia irregolare, arrotondata o talvolta prismatica. Gli spettri EDS mostrano tipicamente picchi associati a fosforo (P), ossigeno (O), cerio (Ce), lantanio (La) e neodimio (Nd), confermando la natura del minerale.
Figg. 2-3 – Spettri EDS acquisiti con la funzione Point&ID sulle particelle ricche in terre rare.
Dal punto di vista applicativo, la presenza di terre rare in rocce di scavo suscita crescente interesse per il loro ruolo strategico nella transizione energetica e nelle tecnologie avanzate, inclusi magneti permanenti, batterie e dispositivi elettronici.
Tuttavia, concentrazioni dell’ordine di pochi ppm risultano generalmente troppo basse per consentire uno sfruttamento economico diretto. Eventuali processi di recupero richiederebbero preliminarmente la concentrazione delle fasi minerali portatrici mediante separazione gravimetrica, magnetica o flottazione, seguite da trattamenti idrometallurgici per l’estrazione selettiva delle terre rare.
Attualmente, nelle rocce di scavo italiane, tali elementi rappresentano soprattutto un indicatore geochimico e mineralogico di interesse scientifico, mentre le prospettive di recupero industriale risultano limitate ai casi in cui siano presenti accumuli significativamente più elevati di minerali come monazite o bastnasite.
