Radioattività naturale delle rocce: cos’è e perché non deve preoccuparci

La radioattività naturale è una proprietà delle rocce della litosfera terrestre ed è dovuta alla presenza di isotopi  instabili nel reticolo cristallino dei minerali di minerali, tra cui isotopi di uranio (U), torio (Th) e potassio (K). Il decadimento radioattivo e la trasformazione di questi nuclidi non sono pericolosi per la salute umana, poiché la loro concentrazione è generalmente molto bassa, formando anche meno di 50 parti per milione (ppm) della composizione delle rocce. Alcune eccezioni sono tuttavia rappresentate dalle emissioni di radon e dai minerali uraniferi.

Attenzione: è bene tenere a mente fin da subito un concetto. Come vedremo, il fatto che le rocce abbiano un certo valore di radioattività non implica necessariamente che queste siano pericolose per l'essere umano. Nella maggior parte dei casi si tratta di valori così bassi da non dover destare alcuna preoccupazione.

Cos'è la radioattività nelle rocce

La radioattività è un fenomeno naturale che comporta la trasformazione spontanea di isotopi instabili, ossia atomi con lo stesso numero di protoni ma con un diverso numero di neutroni, in altri elementi, con emissione di particelle α, β e 𝛾, il cosiddetto decadimento radioattivo.

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Cosa significa “radioattività”?

Nelle rocce della litosfera, la radioattività è dovuta a pochi isotopi contenuti in bassissime quantità all’interno dei minerali. Gli elementi i cui isotopi contribuiscono maggiormente alla radioattività sono l’uranio (U), il torio (Th) e il potassio (K). In particolare, gli isotopi instabili dell’uranio sono il ²³⁸U, il ²³⁵U e il ²³⁴U, i cui prodotti finali della serie di decadimento sono rispettivamente il ²⁰⁶Pb (Piombo), il ²⁰⁷Pb e il ²³⁰Th. Gli isotopi del torio sono il ²³²Th e il ²³⁰Th, il cui decadimento produce rispettivamente il ²⁰⁸Pb e il ²²⁵Rd (Radon). Il ⁴⁰K è invece l’isotopo radioattivo instabile del potassio, dal cui decadimento viene prodotto il ⁴⁰Ca (Calcio).

Oltre a potassio, torio e uranio, altri isotopi radioattivi presenti nelle rocce della litosfera terrestre sono il ¹⁷⁶Lu (Lutezio), il ¹⁸⁷Re (Renio), l’⁸⁷Rb (Rubidio), il ¹⁴⁷Sm (Samario) e altri ancora.

Quanto sono radioattive le rocce terrestri?

La radioattività di una roccia dipende principalmente dall’abbondanza di uno o più isotopi instabili al loro interno. Di conseguenza, rocce simili possono avere valori di radioattività molto differenti. La roccia che comunemente contiene il maggior numero di elementi radioattivi è il granito, ma anche le pegmatiti, gli shale e le rocce fosfatiche sono noti per contenere livelli di radioattività relativamente più alti di altre rocce.

In linea generale, gli isotopi instabili di uranio e torio sono presenti in piccolissime quantità all’interno delle rocce terrestri. In media, l’uranio costituisce tra 1 e 3 ppm (parti per milione) della composizione totale della crosta terrestre, mentre il torio ne forma mediamente tra 6 e 10 ppm. Questi elementi e i loro isotopi instabili si trovano in rocce ignee, sedimentarie e metamorfiche, e solitamente si rinvengono in tracce all’interno di minerali come zircone, apatite e monazite. Il torio è presente in tracce nei minerali argillosi, mentre l’uranio si trova in rocce ricche di materia organica, dove può superare i 6000 ppm.

Esistono alcuni minerali in cui l’uranio è il costituente principale o secondario. Tra questi, il minerale uraninite contiene tra il 50-80% di uranio, ed è infatti anche chiamato "oro di uranio". Altri minerali includono la coffinite, la uranotorite (dove anche il torio è un componente fondamentale), la davidite, la brannerite, l’autunite, la carnotite e la saleeite. La maggior parte di questi minerali ha origine ignea o è il risultato di processi di alterazione idrotermale.

Il potassio, invece, è un elemento abbastanza comune nelle rocce che formano la crosta terrestre, costituendone il 3% in media. Il potassio è comune soprattutto in rocce magmatiche e sedimentarie, ma anche metamorfiche, e si trova tipicamente all’interno di feldspati, miche, minerali evaporitici, sali e gesso.

Quanto è pericolosa la radioattività delle rocce?

La radioattività è dovuta all’emissione di particelle α, β e 𝛾 durante il decadimento degli isotopi instabili. Tuttavia, a causa delle loro bassissime concentrazioni, le rocce terrestri non sono pericolose per la salute umana, salvo in alcuni casi specifici. Per esempio, uno dei prodotti di transizione del decadimento dell’isotopo ²³⁸U è il radio, che a sua volta decade formando radon. Quest’ultimo viene rilasciato in parte sotto forma di gas e può viaggiare attraverso i pori del suolo e le fratture nella roccia fino a raggiungere le nostre abitazioni. La pericolosità del radon risiede negli atomi di polonio (Po) prodotti dal suo decadimento. Questi atomi si legano facilmente a particelle di polvere, fumo e vapore, e quando vengono inalati, emettono particelle α che possono danneggiare irreversibilmente il nostro apparato respiratorio.

Esistono poi alcuni minerali ad elevata concentrazione di elementi potenzialmente radioattivi il cui utilizzo ed esposizione dovrebbero avvenire con cautela. Questi includono i minerali di uranio, come l’uraninite, la pechblenda e la torbernite, utilizzati anche da Marie Curie nei suoi esperimenti per isolare radioisotopi.