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Proprietà fisiche

L’ossidiana di una specifica sorgente può essere discriminata anche in base a caratteri peculiari della sua struttura fisica.
Una prima distinzione delle ossidiane si può tuttavia effettuare con l’analisi visuale dell’aspetto macroscopico, ad occhio nudo o a basso ingrandimento (10–20x). La ricorrenza di alcuni caratteri fisici nelle ossidiane di diverse sorgenti rende necessario analizzare congiuntamente più parametri: caratteristiche della superficie quali il colore e la sua strutturazione (uniforme, a bande, a venature, a chiazze), il lustro (adamantino, perlaceo, granulare, vitreo, resinoso), la tessitura (lucida, opaca, granulare), la trasmittenza alla luce in spessore sottile, la presenza di inclusioni come fenocristalli.
Anche le proprietà dello stato solido della materia possono essere indagate ai fini della caratterizzazione. Tra queste figurano le frequenze dell’infrarosso (Spettrometria IR), generate dalle transizioni vibrazionali delle molecole. La Microspettrometria Raman (RMS) sottopone il campione ad una sorgente laser, provocando un’interazione con il moto rotazionale e vibrazionale delle molecole che si traduce in una riemissione di radiazione a lunghezze d’onda differenti, tra il campo del visibile e dell’ultravioletto.
Altri metodi analizzano le proprietà magmetiche, cioè le variazioni di energia degli atomi sottoposti a forti campi magnetici: la Risonanza magnetica nucleare (NMR), la Risonanza di spin elettronico (ESR) o Risonanza paramagnetica elettronica (EPR), la Spettroscopia Mössbauer (57Fe MS).
La massa lavica fusa da cui si origina l’ossidiana, sottoposta a determinate condizioni di raffreddamento, contiene un certo numero e una certa varietà di elementi chimici potenzialmente magnetici. Allo stato fuso essi sono distribuiti su tutto il volume disponibile, mentre il principio del processo di raffreddamento del magma determina la strutturazione di tali elementi in cristalli, che formano domini magnetici all’interno del vetro vulcanico. Le caratteristiche dei cristalli magnetici sono dunque influenzate sia dalla velocità del raffreddamento sia da variazioni locali.
Le proprietà magnetiche dell’ossidiana possono essere considerate in senso distintivo delle differenti sorgenti soprattutto in associazione alla Spettroscopia Mössbauer (57Fe MS), che sfrutta specificamente la presenza di composti chimici del ferro e il cosiddetto “effetto Mössbauer”, generato sottoponendo il campione ad irraggiamento tramite raggi γ. Diversamente da ciò che si verifica nei raggi X, per cui è possibile misurare le variazioni di energia determinate dalle transizioni elettroniche, l’emissione e l’assorbimento dei raggi γ sono più difficilmente mappabili. La misurazione delle variazioni minime di energia è possibile sui cristalli, in particolare in quelli contenenti ferro. Se il ferro è presente nel campione sotto forma di diversi composti chimici, essi saranno rilevati grazie ad una suddivisione delle linee dello spettro. Sia l’analisi delle proprietà magnetiche che la 57Fe MS sono tecniche distruttive, che necessitano di un campione polverizzato dell’ordine di centinaia di milligrammi.
La Risonanza Magnetica Nucleare (NMR) analizza il comportamento del momento angolare (spin) dei nuclei di atomi o isotopi in presenza di campi magnetici esterni, sottoponendo il campione a radiazioni alle frequenze di onde radio. La NMR convenzionale è distruttiva e richiede da alcune decine a alcune centinaia di milligrammi di campione.
La Risonanza di Spin Elettronico (ESR), anche detta Risonanza Paramagnetica Elettronica (EPR), si basa su principi simili a quelli della NMR: esamina le proprietà delle particelle magnetiche e ferromagnetiche formatesi nel processo di raffreddamento dell’ossidiana, ma misura le variazioni di energia degli elettroni sottoposti a forti campi magnetici: l’irraggiamento avviene tramite microonde, e la distruttività è limitata a pochi milligrammi di campione.