Nelle cave di Carrara nasce un minerale che non esiste in nessun altro posto al mondo
Nelle cavità delle cave di marmo di Carrara, nel bacino di Colonnata sulle Alpi Apuane, un team di ricercatori dell’Università di Pisa ha identificato e descritto una nuova specie mineralogica che non ha precedenti né in natura né nei laboratori di chimica sintetica: la delchiaroite, il primo ioduro-metantiolato di rame mai osservato sulla Terra.
La scoperta, pubblicata sull’European Journal of Mineralogy il 1° aprile 2026, aggiunge un ulteriore capitolo alla straordinaria storia mineralogica di uno dei distretti di pietra naturale più celebri del mondo, confermando che le Alpi Apuane custodiscono ancora oggi combinazioni chimiche inattese, il cui studio illumina i processi geologici e biologici che hanno modellato il sottosuolo toscano nel corso di milioni di anni.
Le cave di Carrara come laboratorio mineralogico naturale
Le cave di marmo dell’area carrarese sono attive da oltre duemila anni. Utilizzate dai Romani per costruire i loro edifici più rappresentativi, il loro marmo ha poi alimentato il Rinascimento italiano, dalla Pietà di Michelangelo al David, fino all’architettura contemporanea in ogni angolo del mondo. Da un punto di vista geologico, il marmo di Carrara è una roccia metamorfica originata da sedimenti calcarei di origine marina del Giurassico inferiore (Liassico), sottoposti a processi di metamorfismo in facies scisti verdi durante le complesse vicende tettoniche delle Alpi Apuane, con temperature di picco comprese tra 350 e 450°C, stimate sulla base di studi pubblicati su riviste come il Journal of Structural Geology.
All’interno di questo marmo si aprono cavità, chiamate “geodi” o “vugs” nella letteratura scientifica, nelle quali si concentrano, nel corso delle fasi post-metamorfiche, fluidi idrotermali e supergeni che danno origine a cristallizzazioni mineralogiche di estrema varietà e rarità. Sin dalla fine del XVI secolo, quando Agostino Del Riccio ne scrisse nel suo trattato “Istoria delle pietre,” queste cavità sono state oggetto di raccolta e studio sistematico. Giovanni D’Achiardi, tra la fine dell’Ottocento e i primi decenni del Novecento, fu il primo a catalogare scientificamente i minerali delle cave carraresi. Oggi, come riportato nell’articolo pubblicato sull’European Journal of Mineralogy dal team coordinato da Cristian Biagioni, nelle cavità del marmo di Carrara sono state identificate oltre 120 specie mineralogiche distinte, con sei di queste che hanno la propria “type locality” (località di scoperta e descrizione originale) proprio in questo distretto.
Tra le sei specie di cui Carrara rappresenta il sito tipo figurano la carraraite e la zaccagnaite, descritte nel 2001 da Merlino e Orlandi, e i solfosali di piombo bernarlottiite, disulfodadsonite e moëloite, tutti scoperti nel corso degli ultimi 25 anni grazie al progressivo perfezionamento delle tecniche analitiche. La delchiaroite diventa ora il settimo minerale descritto per la prima volta nel distretto carrarese.
Il ritrovamento: un campione da cava, un’analisi di laboratorio
La storia della delchiaroite comincia nel maggio 2025, quando Paolo Cagnoni, capocava del bacino marmifero di Colonnata (cava La Piana, coordinate 44°04’41” N, 10°08’23” E), recupera durante le normali operazioni di estrazione un frammento di marmo portante mineralizzazioni anomale nelle cavità. Cagnoni consegna il campione ai ricercatori del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Pisa, avviando un processo di analisi che ha coinvolto il Centro per l’Integrazione della Strumentazione scientifica dell’Università di Pisa (CISUP), il National Museum di Praga e l’Institut des Matériaux Jean Rouxel dell’Università di Nantes.
L’analisi preliminare al microscopio elettronico a scansione con spettroscopia a dispersione di energia (EDS) ha rilevato la presenza anomala di rame, iodio e zolfo in cristalli aciculari di dimensioni inferiori a un decimo di millimetro. Questa composizione elementare, del tutto insolita, ha innescato l’indagine approfondita che ha portato alla caratterizzazione completa del nuovo minerale. Come sottolineano gli autori nel paper sull’European Journal of Mineralogy, il tempestivo recupero del campione direttamente durante le operazioni estrattive (e non nel deposito di scarti della cava, dove il minerale sarebbe probabilmente degradato per esposizione alla luce e all’ossigeno atmosferico) è stato determinante per la conservazione e la caratterizzazione della delchiaroite.
Caratteristiche chimiche e cristallografiche della delchiaroite
La delchiaroite ha formula chimica Cu3I(CH3S)2, dove Cu rappresenta il rame, I lo iodio e (CH3S) è lo ione metantiolato, un organosolfuro. In termini ponderali, la composizione ideale corrisponde a circa il 46% di rame, il 31% di iodio, il 16% di zolfo, il 6% di carbonio e l’1,5% di idrogeno. L’analisi chimica quantitativa condotta con la microsonda elettronica al National Museum di Praga ha confermato la formula empirica Cu3.07I1.01(CH3S)1.92, in accordo con il modello teorico Cu3I(CH3S)2.
La delchiaroite si presenta come esilissimi cristalli aciculari di colore giallo chiaro, allungati lungo l’asse cristallografico [010] e di lunghezza massima pari a 0,1 millimetri. È un minerale fragile, con lucentezza untuosa, stria giallo chiara e trasparente alla luce visibile. In luce riflessa appare grigio chiaro con abbondanti riflessi interni gialli. Il minerale non fluorescente sotto radiazione ultravioletta né a corta né a lunga lunghezza d’onda. La densità calcolata è di 3,565 g/cm3. Nel campione tipo, la delchiaroite si presenta associata a lavendulano (un arsenato di rame color azzurro intenso), zincolivenite, rame nativo, theisite e enargite alterata.
La struttura cristallina, determinata mediante diffrazione a raggi X su cristallo singolo con un diffrattometro Bruker D8 Venture equipaggiato con rivelatore CCD Photon III presso il CISUP dell’Università di Pisa, è ortorombica, gruppo spaziale Pmmn, con parametri reticolari a=16.924(10), b=4.099(2), c=5.572(3) Å e volume della cella elementare V=386.5(4) Å3. La struttura può essere descritta come formata da strati elettroneutri [Cu3I(CH3S)2]0 paralleli al piano {100}, impilati lungo l’asse a molto probabilmente attraverso interazioni di van der Waals. Questa geometria implica una clivaggio perfetto parallelo all’allungamento dei cristalli.
Gli spettri Raman, raccolti con un apparato Horiba Xplora con laser verde a 532 nm, mostrano bande caratteristiche che confermano inequivocabilmente la presenza della componente organica: la banda intensa a 2902 cm-1 con satelliti a 2809 e 2974 cm-1 è attribuibile ai modi di stretching C-H dei gruppi metilici (CH3), mentre la banda a 685 cm-1 corrisponde ai legami C-S. Le bande a numero d’onda inferiore a 500 cm-1 sono attribuibili ai modi vibrazionali Cu-S e Cu-I.
L’eccezionalità della scoperta: iodio, chimica organica e mineralogenesi
Perché la delchiaroite è una scoperta eccezionale? La risposta risiede in almeno tre elementi distinti, ognuno dei quali sarebbe già sufficiente a qualificare il ritrovamento come notevole.
Il primo è la rarità assoluta dello iodio come costituente mineralogico. Tra le oltre 6.100 specie di minerali attualmente censite a livello mondiale dall’International Mineralogical Association, soltanto 31 contengono lo iodio come elemento chimico essenziale. Il carattere di estrema rarità degli ioduri minerali è legato alle proprietà chimiche dello iodio, che tende a restare in soluzione nei fluidi idrotermali e supergeni piuttosto che precipitare in fasi solide, e alla sua rapida decomposizione in presenza di luce solare e ossigeno atmosferico. Le specie iodurifere note in natura includono marshite (CuI), siidraite (Pb2Cu(OH)2I3), demicheleite-(I) (BiSI) e altri solfosali iodiferi, tutti di grande rarità.
Il secondo elemento di eccezionalità è la combinazione inedita tra iodio e chimica organica. La delchiaroite è il primo ioduro-metantiolato naturale mai osservato, costituendo un composto che non aveva precedenti né in natura né in laboratorio. I minerali organici sono già di per sé una categoria rara: tra le oltre 6.100 specie note, i minerali contenenti rame organico erano fino a questo ritrovamento solo 12, tutti descritti negli ultimi 25 anni. La delchiaroite diventa il tredicesimo, e il primo della sua categoria a contenere anche zolfo come costituente essenziale. Gli autori del paper sottolineano che composti analoghi sintetici (come il Cu(CH3S) descritto da Baumgartner et al. nel 1993) erano già noti in laboratorio, ma la combinazione con lo iodio per formare un ioduro-organosolforato non era mai stata ottenuta artificialmente né osservata in natura prima di questa scoperta.
Il terzo elemento è la implicazione geologica e biologica della presenza di iodio e metantiolato nel marmo carrarese. Come discusso nel paper dell’European Journal of Mineralogy, il marmo di Carrara presenta un arricchimento straordinario in iodio rispetto alle rocce carbonatiche normali, come documentato dalle analisi degli inclusi fluidi condotte da Prochaska (2023). Questo arricchimento è probabilmente connesso alla presenza di sostanza organica nei sedimenti carbonatici giurassici di origine marina da cui si sono generati i marmi apuani: durante il metamorfismo regionale, la conversione termica della sostanza organica ha liberato iodio (e bromo), originariamente legato a composti biologici, che è poi migrato nei fluidi metamorfici. La delchiaroite è quindi, secondo gli autori, una vera e propria “biofirma”: un minerale la cui esistenza richiede che il pianeta abbia ospitato la vita, perché soltanto processi biologici sono in grado di produrre e concentrare quantità sufficienti di composti organici contenenti iodio perché questi possano poi partecipare alla genesi di un minerale come questo.
Origine supergena: enargite, fluidi meteorici e la cava come ecosistema chimico
La genesi della delchiaroite è classificata dagli autori come supergena, ovvero legata all’alterazione chimica di minerali preesistenti da parte di fluidi a bassa temperatura, in questo caso acque meteoriche che percola attraverso le fratture karsificate del marmo. Il minerale primario da cui è derivata si identifica nell’enargite (Cu3AsS4), un solfoarsenato di rame presente nelle cavità del marmo, che in presenza di condizioni redox particolari e di fluidi portatori di iodio e metantiolato ha dato origine all’assemblaggio supergeno che include anche lavendulano, zincolivenite, rame nativo e theisite.
Le sorgenti possibili per lo iodio, lo zolfo e la componente organica metantiolato sono molteplici e non si escludono a vicenda. Il marmo di Carrara stesso, arricchito in iodio per via biologica, rappresenta una fonte intraformazionale. Le rocce sedimentarie della Falda Toscana, unità tettonica sovrastante il marmo con cui condivide connessioni idrauliche già documentate in letteratura, possono aver fornito ulteriori composti organici attraverso fluidi tardi. I suoli organici che ricoprono gli affioramenti di marmo al di fuori delle aree di cava sono un’altra fonte possibile: i suoli ricchi di sostanza organica sono noti per trattenere iodio come composti organo-iodati, che possono poi essere mobilizzati dalle acque meteoriche e migrare verso il basso attraverso le discontinuità. Non va infine escluso un contributo degli aerosol marini provenienti dal Mar Ligure, le cui coste dista solo pochi chilometri: il fitoplancton oceanico è una fonte rilevante di dimetilsolfuro (CH3SCH3), e le precipitazioni sull’area apuana sono superiori a 2500 mm/anno, garantendo un apporto costante di componenti di origine marina.
La presenza di condizioni redox anomale, documentata dalla coesistenza di rame monovalente (Cu+) nella delchiaroite accanto a specie di rame bivalente (Cu2+) come la lavendulano e la zincolivenite, suggerisce che la mineralogenesi sia avvenuta in una zona di transizione redox, probabilmente nell’interfaccia tra fluidi in condizioni riducenti e ossidanti. Anche la presenza di cloro come elemento alogenico nell’assemblaggio (lavendulano contiene Cl) rafforza l’ipotesi di una circolazione di fluidi con carattere salino portatori di alogeni, probabilmente di origine meteorica con contributo marino.
Il nome: un omaggio alla ricerca mineralogica delle Alpi Apuane
Il minerale è stato battezzato delchiaroite in onore di Lorenzo Del Chiaro (nato il 30 aprile 1951), appassionato raccoglitore e studioso di mineralogia che per decenni ha contribuito in modo determinante alla conoscenza dei minerali delle cave delle Alpi Apuane. Del Chiaro ha collaborato con i ricercatori dell’Università di Pisa fin dagli anni Ottanta, co-firmando pubblicazioni scientifiche sulle cavità del marmo di Carrara (Orlandi e Del Chiaro, 1989; Del Chiaro e Lari, 1990), ha fornito il campione di robinsonite su cui è stata risolta la struttura cristallina pubblicata nel 1992, e ha contribuito con esemplari fondamentali per la descrizione della carraraite e della moëloite, altri due minerali con type locality a Carrara. Nel 2019 è stato co-autore del volume “Minerals from marbles of Carrara and the Apuan Alps,” che rappresenta la più aggiornata monografia scientifica sulla mineralogia delle cave carraresi.
Il nome e il simbolo (Dch) della delchiaroite sono stati approvati dalla Commission on New Minerals, Nomenclature and Classification della International Mineralogical Association con il numero di voto 2025-076. Il campione olotipo (holotype) è conservato nelle collezioni mineralogiche del Museo di Storia Naturale dell’Università di Pisa, a Calci (PI), sotto il numero di catalogo 20083. Un secondo esemplare (il “co-type” usato per le analisi chimiche) è custodito al National Museum di Praga con il numero P1P 29/2025. La descrizione scientifica completa è pubblicata nel volume 38 dell’European Journal of Mineralogy (pagine 153-167, DOI: 10.5194/ejm-38-153-2026), ed è liberamente consultabile ad accesso aperto.
Implicazioni per la mineralurgia e lo studio del marmo come materiale da costruzione
Per chi lavora con il marmo di Carrara come materiale da costruzione, rivestimento e scultura, la delchiaroite pone alcune riflessioni sull’inesauribile complessità chimica di una roccia che, superficialmente, appare come la più semplice tra le pietre ornamentali. Il marmo bianco di Carrara è nella sua essenza calcite quasi pura (CaCO3), con una purezza che ha reso questo materiale il preferito da scultori e architetti per la sua lavorabilità, la finezza del grano e la capacità di restituire superfici lucide con dettagli finissimi.
Eppure, la presenza nelle sue cavità di oltre 120 specie mineralogiche, tra cui solfuri, solfosali, solfati, arseniati, fosfati, alogenuri e ora anche un ioduro-organosolforato, ricorda che la storia chimica di questo marmo è tutt’altro che elementare. L’arricchimento straordinario in iodio, rivelato dagli inclusi fluidi e ora confermato dalla presenza della delchiaroite, è una caratteristica del tutto peculiare del marmo apuano rispetto ad altri marmi di analoga purezza calcarea nel mondo. Questa peculiarità ha radici nella biologia marina giurassica: i sedimenti carbonatici da cui il marmo si è formato erano ricchi di vita, e quella vita ha lasciato tracce chimiche che persistono, in forme cristalline spesso invisibili a occhio nudo, nelle cavità apuane a distanza di 190 milioni di anni.
Le implicazioni per il settore estrattivo sono prevalentemente scientifiche: la delchiaroite è presente in un unico esemplare, di dimensioni submillimetriche, e la sua rarità assoluta non ha alcuna ricaduta pratica sulla qualità o sulle proprietà tecniche del marmo estratto. Gli autori dell’articolo sull’European Journal of Mineralogy sottolineano però come l’arricchimento in iodio del marmo carrarese, di cui la delchiaroite è manifestazione mineralogica, suggerisca che potrebbero esistere ulteriori specie iodurifere nelle cave apuane ancora non identificate, probabilmente di natura ancora più instabile e quindi di difficile preservazione dopo il distacco dalla roccia madre.