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Gruppo di Ricerca in Vulcanologia

Cristallochimica e Petrogenesi

Gli studi petrologici e di geochimica degli elementi maggiori, tracce, isotopi radiogenici su roccia totale e sulle singole fasi mineralogiche, effettuati sui sistemi vulcanici, hanno permesso negli anni di individuare i principali processi evolutivi in sistema chiuso e aperto che caratterizzano la dinamica di un sistema vulcanico, come per esempio il modelo di EC-RAFC di Spera e i suoi collaboratori. Tali modelli si basano sulle variazioni geochimiche ed isotopiche dei prodotti vulcanici e sull’utilizzo dei coefficienti di ripartizione minerale-liquido. E’ evidente quindi quale notevole contributo possa dare la cristallografia in questo campo nel comprendere le cause chimiche e strutturali per le quali gli elementi in tracce cambiano i valori dei propri coefficienti di ripartizione mentre le specie mineralogiche che partecipano ai processi rimangono sostanzialmente le stesse.

 

Tramite studi cristallochimici su minerali formatori delle rocce (come per esempio i clinopirosseni) si può studiare la migrazione della camera magmatica dei sistemi vulcanici.

 

Inoltre, la valutazione del rischio vulcanico costituisce una della maggiori sfide scientifiche nel campo della vulcanologia moderna, e in questo contesto la cristallochimica gioca un ruolo fondamentale nella determinazione dei parametri intensivi di pressione e temperatura che sono cruciali per valutare le dinamica di un sistema vulcanico. La forma ed il volume dei siti strutturali, le distanze e gli angoli di legame, in relazione alle diverse condizioni ambientali, condizionano altresì la distribuzione degli elementi maggiori nelle strutture dei minerali principali, incidendo in modo determinante sulle formule termobarometriche.

 

Clinopirosseno: campione macroscopico (sinistra), in sezione sottile (centro) e la sua struttura cristallina (destra).

 

Tra tutti i minerali principali delle rocce, il pirosseno ha la capacità di riflettere di volta in volta il grado di alcalinità, di evoluzione, lo stato di ossidazione del fuso dal quale cresce rivelando perfettamente le condizioni chimico-fisiche dell’ambiente che hanno influenzato la sua crescita e rappresenta, pertanto, un minerale che può fornire utilissime informazioni per l’inquadramento petrologico dei differenti ambienti genetici. Tra queste, forse la più importante, è la capacità di “registrare” la pressione e la temperatura di cristallizzazione, parametri fondamentali per indagare la profondità della camera magmatica in cui il minerale si è formato e le sue possibili variazioni col passare del tempo, oltre a fornire informazioni sullo stato termico/energetico del sistema vulcanico in esame.

 

  

Gli studi cristallochimici su minerali formatori delle rocce vengono eseguiti tramite la diffrazione X a cristallo singolo (qui sono riportate due immagini di tale strumentazione) combinata con studi in microsonda elettronica effettuati sugli stessi cristalli.

 

Nel corso degli anni i ricercatori del Dipartimento di Scienze della Terra di Firenze hanno studiato vari distretti vulcanici della nostra penisola (di seguito una lista con dei link alle rispettive pubblicazioni scientifiche) in cui sono state dedotte le variazioni di profondità del serbatoio magmatico tramite la cristallochimica di clinopirosseni. Ad oggi, le ricerche sulle condizioni termobarometriche mediante la cristallochimica dei clinopirosseni sono incentrate sul vulcano attivo di Popocatépetl, nella Trans-Mexican Volcanic Belt.

 

Links ad alcuni lavori scientifici di interesse

 

VulturePantelleriaLinosaCapraia

 

Componenti del gruppo di ricerca

 

 

 

Tesi di Laurea

 

Una tesi di laurea di argomento cristallochimico con finalità vulcanologiche e' attualmente in svolgimento, dal titolo:

  • Crystal chemistry of clinopyroxene from volcanic rocks of Popocatépetl volcano, Mexico: geothermobarometric considerations
 
ultimo aggiornamento: 27-Lug-2020
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