Geochimica dei fluidi magmatici e geotermici
La Geochimica dei Fluidi Vulcanici e Geotermici è una disciplina che si occupa principalmente di esplorare i meccanismi chimico-fisici che regolano l’evoluzione composizionale ed isotopica di acque e gas immessi in atmosfera da punti di emissione naturale (fumarole vulcaniche, sorgenti termali) o esalazioni diffuse dal suolo.
I fluidi estratti dai serbatoi geotermici ad opera di pozzi di esplorazione e produzione sono ulteriori sorgenti di preziose informazioni sui processi chimico-fisici che regolano le caratteristiche geochimiche dei serbatoi di fluidi profondi. L’approccio di questi studi è essenzialmente di tipo empirico, ovvero si basa su dati composizionali ed isotopici relativi a campioni raccolti nei siti studio e successivamente analizzati in laboratorio, o a misure effettuate direttamente in situ mediante strumentazioni portatili.
Gli obbiettivi di questi studi sono riconducibili a due attività di ricerca:
- Monitoraggio geochimico di vulcani attivi
- Prospezione geotermica e monitoraggio sistemi geotermici in produzione
Il monitoraggio geochimico si combina perfettamente con il monitoraggio geofisico in quanto è in grado di fornire indicazioni sull’evoluzione dei sistemi vulcanici attivi e sull’eventuale approssimarsi di crisi vulcaniche. La costruzione di modelli concettuali geochimici, basata sui dati geochimici e sulle informazioni derivanti dalle altre discipline geologiche (geologia stratigrafica, geologia strutturale, idrogeologia) consente di illustrare in modo esaustivo le sorgenti di fluidi primari (ad esempio degassamento magmatico, decadimento radioattivo) ed i meccanismi secondari (ed esempio interazioni acqua-roccia, apporti di acquiferi superficiali) che determinano le caratteristiche composizionale dei fluidi emessi in superficie. Questo strumento di indagine si rivela particolarmente utile anche per definire i sistemi di circolazione dei fluidi geotermici, nell’ottica di produrre modelli predittivi sull’andamento evolutivo dei sistemi profondi di alimentazione dei fluidi e quindi sulla capacità produttiva di un determinato sistema naturale.
Modello concettuale di un sistema vulcanico-idrotermale.
La Geochimica dei Fluidi Vulcanici e Geotermici prende inoltre in esame il comportamento dei traccianti ambientali per affrontare tematiche riguardanti i fenomeni di contaminazione dell’aria e delle risorse idriche naturali dovuti all’attività vulcanica ed allo sfruttamento delle risorse geotermiche. Tali argomenti si sviluppano in seno a collaborazioni scientifiche multidisciplinari, che chiamano in causa competenze di carattere biologico, microbiologico, limnologico e sulla fisica dell’atmosfera.
Componenti del Gruppo di Ricerca:
Stefania Venturi
Francesco Capecchiacci
Studenti di Dottorato (presso l'Università di Firenze o in collaborazione con altre Università)
Antonio Randazzo
Marta Lazzaroni
Jimena Mailen Presa (Argentina)
Paola Orozco (Argentina)
Yesica Peralta Arnold (Argentina)
Manuel Inostroza Pizarro (Cile)
Daniel Sierra (Ecuador)
Tesi di Laurea
Negli ultimi anni sono state svolte varie tesi di Laurea Magistrale (LM74) nell’ambito della Geochimica dei Fluidi Vulcanici e Geotermici. Questi alcuni dei titoli:
- Processi di interazione tra fluidi endogeni ed acquiferi superficiali in un’area di potenziale esplorazione geotermica: il caso di studio dei Monti Vulsini (Italia centrale).
- Misure di flusso diffuso di mercurio elementare gassoso dal suolo dell’area idrotermale di Monterotondo Marittimo (GR).
- Geochemical and isotopic characteristics of fluids discharged by the Tatun Volcano Group (Taiwan): an evaluation of the geothermal potential by inorganic and organic geothermometry.
- Distribuzione degli isotopi del carbonio nella frazione organica leggera (C1-C4) nelle emissioni fumaroliche dell’isola di San Miguel (Arcipelago delle Azzorre, Portogallo).
- Geochemistry of gases discharged from hydrothermal-volcanic systems of the Guanacaste Province (Costa Rica): new insights into the geothermal resource.
- Esperimenti di laboratorio su processi di produzione idrocarburi a condizioni idrotermali.
Tesi di Dottorato
Negli ultimi anni sono state svolte varie tesi di Dottorato in Scienze della Terra, in collaborazione anche con docenti di altre Facoltà e discipline. Questi i titoli delle tesi degli ultimi anni:
- Behaviour of S-bearing compounds (H2S and SO2) emitted in air from natural emissions in hydrothermal and volcanic systems (PhD Chiara Caponi).
- Investigazioni geochimiche ed isotopiche per la valutazione delle risorse geotermiche in Sicilia (PhD Assunta Donato).
- Caratterizzazione geochimica dei fluidi e geotermometria nel distretto vulcanico Vicano-Cimino. Implicazioni per l’utilizzo della risorsa geotermica (PhD Daniele Cinti)
- Il mercurio gassoso (Hg0) nella ex-zona mineraria di Abbadia San Salvatore (Mt. Amiata, Siena) ed in aree vulcaniche attive e quiescenti: distribuzione e comportamento in relazione ad altri inquinanti atmosferici (PhD Jacopo Cabassi).
- Geochemical processes and modeling of Volatile Organic Compounds (VOCs) from volcanic and hydrothermal sources to the atmosphere (PhD Stefania Venturi).