STRUMENTAZIONE 

Il Laboratorio è dotato di una camera pulita in cui aria filtrata da un filtro assoluto H14 genera una pressione ambiente di 10-13Pa superiore alla pressione esterna. La camera è posta nel ‘cuore’ del Laboratorio e ogni altro ambiente ad essa adiacente è in pressione positiva rispetto all’esterno. Tutti i reagenti utilizzati nella pratica analitica vengono attentamente purificati all’interno del Laboratorio. Gli acidi nitrico e fluoridrico sono sottoposti ad una procedura di evaporazione molto lenta in bottiglie di Teflon a partire dai rispettivi ‘suprapurs’. L’acido cloridrico è sottoposto a una distillazione in quarzo e successivamente ad una evaporazione molto lenta in bottiglie di Teflon. L’acqua è sottoposta a due purificazioni a partire da acqua Milli-Q: una lenta evaporazione in quarzo e una evaporazione molto lenta in bottiglie di Teflon. Il valore del bianco di Pb (5-20pg) è periodicamente determinato mediante spettrometria ICP-MS-MC.

Il Laboratorio di Spettrometria di Massa è dotato di uno strumento a collettore singolo e geometria estesa con sorgente a ionizzazione termica VG 54E, interfacciato con un pc IBM tramite card GPIO. La precisione interna è in genere  di 1-2 unità sulla quinta cifra decimale. Il programma di misura utilizzato è ‘ANALYST’ di K. R. Ludwig del Berkeley Geochronology Center. I dati di misura possono essere letti, estratti e quindi elaborati tramite Excel. Allo spettrometro è affiancata una Unità VG per il degassing dei filamenti.

 

PERSONALE

Dott. Giancarlo Cavazzini (Ricercatore CNR - Responsabile Laboratorio)

CONTATTI

Telefono:

049 8279137 (Ufficio e Laboratorio)

E-mail: giancarlo.cavazzini(at)igg.cnr(dot)it

METODI

  • Determinazione della composizione isotopica dello Sr tramite normalizzazione al valore di Nier (1938)
  • Determinazione della concentrazione di Rb tramite diluizione isotopica-spettrometria di massa (ID-MS). Accuratezza all’incirca 1%.
  • Determinazione della concentrazione dello Sr tramite diluizione isotopica-spettrometria di massa (ID-MS). Precisione 0.15-0.25%.

APPLICAZIONI

Genesi, evoluzione e datazione di rocce magmatiche e metamorfiche. Datazione di rocce sedimentarie. Studi di provenienza di materiali o alimenti. Indagini archeometriche. Indagini idrologiche.

ATTIVITA' DIDATTICA

Il Responsabile del Laboratorio tiene un Corso alla Scuola di Dottorato in Scienze della Terra dell’Università di Padova dal titolo “Metodologie in Spettrometria di Massa a Termo-ionizzazione” Il corso consta di 24 ore di lezione frontale, ed è tenuto in lingua italiana.

Argomenti del Corso:

Parte I

  • Abbondanza isotopica e probabilità, rapporti isotopici, peso atomico di un elemento
  • Numero di Avogadro e dodicesima parte della massa dell’isotopo 12C come unità di massa atomica. Esercitazioni
  • Spikes. Diluizione isotopica-spettrometria di massa a spike singolo
  • Rapporto di spiking. Rapporto di mixing
  • Calcolo della concentrazione dell’elemento. Esercitazioni
  • Sensibilità del metodo. Esercitazioni
  • Amplificazione dell’errore sul rapporto isotopico
  • Optimum spiking. Esercitazioni
  • Cenni di Geocronologia. Modello della retta isocrona e sue problematiche analitiche. Underspiking. Esercitazioni
  • Correzione dei rapporti misurati per la presenza dello spike. Esercitazioni.

Parte II

  • Introduzione al problema del bias strumentale: la distillazione di Rayleigh
  • Distillazione di Rayleigh e fattore di frazionamento per unità di differenza di massa
  • Ipotesi lineare e di potenza; ipotesi esponenziale. Linearizzazione del modello esponenziale
  • Correzione di rapporti corretti per la presenza dello spike per l’effetto del bias strumentale. Esercitazioni
  • Determinazione della composizione isotopica di uno spike (1: Metodo della miscela critica)
  • Determinazione della composizione isotopica di uno spike (2: Metodo dei diagrammi)
  • Diluizione isotopica a spike doppio: caso del Pb (Metodo della doppia misura)
  • Diluizione isotopica a spike doppio: caso del Cr (calcolo iterativo, misura singola)
  • Determinazione del bias strumentale in misure di composizione isotopica del Pb mediante aggiunta di Tl
  • Spettrometria di massa. Storia ed equazioni fondamentali. Funzionamento di uno spettrometro di massa. Assemblies
  • Funzione di lavoro e probabilità di ionizzazione. Forma del boundary del campo magnetico.

PROGETTI

Il laboratorio è stato e viene attivamente utilizzato in diversi progetti scientifici:

  • Progetto Nazionale di Ricerche in Antartide (PNRA)

  • PRIN Isotopi stabili non tradizionali (Fe-Cr-Hg) come traccianti di problematiche ambientali: applicazioni all'ecosistema del sito di interesse nazionale della Laguna di Marano-Grado (Friuli-Venezia-Giulia)

  • El-Salha Archeological Project: Rapporti isotopici dello Sr e del Nd come strumento per lo studio di provenienza di ceramiche mesolitiche di siti archeologici del Sudan centro-settentrionale

  • Prog. AAcP: Utilizzo dei rapporti isotopici del Pb, combinati con traccianti geochimici, per discriminare le aree minerarie in uso in periodi storici/preistorici e per determinare la diffusione ed i traffici del metallo

  • Ricerche di Archeometria del DiSTAR (Università di Napoli) su materiali metallici, litoidi, ceramici, malte, condotti attraverso indagini mineralogiche, petrografiche, e isotopiche per individuare i luoghi di produzione dei reperti e cercare di ricostruire gli scambi commerciali e culturali che avvenivano fra antiche popolazioni

  • Progetto Università di Padova La provincia magmatica Centro-Atlantica (CAMP): origine, implicazioni geodinamiche ed effetto paleoclimatico

  • Progetto Copper metallogenesis and provenancing in the Alpine realm, che intende interpretare la metallogenesi del rame nel quadro evolutivo dell'orogene alpino.

INTERESSI SCIENTIFICI

  • Modellistica Geochimica. Modellistica di Spettrometria di Massa, Teoria del frazionamento strumentale. Determinazione del rapporto 88Sr/86Sr. Tematiche di Petrologia Magmatica, Metamorfica ed Applicata. Indagini Archeometriche. Indagini di provenienza alimentare.

     

PUBBLICAZIONI SELEZIONATE

  • Brilli M., Cavazzini G., Turi B. New data of 87Sr/86Sr ratio in classical marble: an initial database for marble provenance determination. Journal of Archaeological Sciences, Academic Press 32 (10) (2005),1543-1551.

  • G. Cavazzini, , A method for determining isotopic composition of elements by thermal ionization source mass spectrometry: Application to strontium International Journal of Mass Spectrometry, 240 (2005), 17-26.

  • G. Cavazzini, Rayleigh's distillation law and linear hypothesis of isotope fractionation in thermal ionization mass spectrometry  International Journal of Mass Spectrometry, 288 (2009), 84-91.

  • G. Cavazzini, Distillation law and exponential model of isotope fractionation International Journal of Mass Spectrometry, 309 (2012), 129-132.

  • G. Balassone, M. Toscano, G. Cavazzini, A. De Bonis, L. D’Orazio, M. Joachimski, H. Weihe, W. Prochaska, N. Mondillo, A. Mormone, C. Petti , A Solpietro. The history of the “Virgin with Child” sculpture (Ottaviano, Naples, southern Italy): Hypotheses from archaeometric multi-technique investigations. Journal of Cultural Heritage, 15 (2014), 414–423.

  • Castorina F., Petrini R., Galic A., Slejko F., Aviani U., Pezzetta E., Cavazzini G. The fate of iron in waters from a coastal environment impacted by metallurgical industry in Northern Italy: hydrochemistry and Fe-isoto,pes Applied Geochemistry, 34 (2013), 222-233.

  • Calliari I., Canovaro C. Asolati M., Saccocci A., Grazzi F. Scherillo A. Orio Malipiero’s and Enrico Dandolo’s denarii: Surface and bulk characterization. Applied Physics A: Material Science and Processing, 113 (4) (2013), 1081.

  • Canovaro C., Calliari I., Asolati M., Grazzi F., Scherillo A. Characterization of Bronze Roman coins of the fifth century called nummi through different analytical techniques. Applied Physiscs A: Materials Science and Processing, 113(4) (2013),1019-1028.

  • Artioli G., Angelini I., Nimis P., Addis A., Villa I.M. Prehistoric copper metallurgy in the Italian Eastern Alps: recent results. Historical metallurgy 47 (2014), 51-59.

  • Petrini R., Cavazzini G., Slejko F. Cr isotopes: analytical methods, spike calculations and applications to environmental sciences Acta Vulcanologica, 19 (1-2) (2007), 99-106.

  • Nimis P., Omenetto P., Giunti I., Artioli G., Angelini I.: Lead isotope systematics in hydrothermal sulphide deposits from the central-eastern Southalpine (northern Italy). Eur. J. Miner. 24 (2012), 23-37.

  • Petrini R.; Lutman A.; Cavazzini G.; Slejko F.F.; Pezzetta E. Isotopic evidence of possible Cr (III) oxidation in an early contaminated site from NE Italy. Abstract in rivista JCR, Geochimica et Cosmochimica Acta, Goldschmidt Conference 2010.

  • Artioli G., Angelini I., Kaufmann G., Canovaro C., Dal Sasso G., Villa I. M., Long-distance connections in the Copper Age: new evidence from the Alpine Iceman's copper axe, PLOS ONE 12(7), 2017, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0179263.

  • Artioli G., Angelini I., Canovaro C., L’argento dei reperti di Marengo. Ipotesi di provenienza basate sui rapporti isotopici del Pb, In: E. Micheletto, M. Venturino (a cura di) Argenti di Marengo. Contesto e materiali, LineLab. edizioni, Alessandria, 2017, ISBN 88-89038-63-2. pp 165-172.

  • Nimis P., Omenetto P., Stasi G., Canovaro C., Dal Sasso G., Artioli G., Angelini I.: Lead Isotopes Systematics In Ophiolite-Associated Sulphide Deposits From The Western Alps And Northern Apennine (Italy). Eur. J. Mineral. (online). Doi: 10.1127/ejm/2018/0030-2696.

  • Melheim L., Grandin L., Persson P.-O.,  Billström K.,  Stos-Gale Z.,  Ling J., Williams A.,  Angelini I., Canovaro C., Hjärthner-Holdar  E. , Kristiansen K., Moving metals III: Possible origins for copper in Bronze Age Denmark based on lead isotopes and geochemistry, Journal of Archaeological Science, 2018, doi: 10.1016/j.jas.2018.04.003.

  • Venturino M., Ferrero L., Artioli G., Canovaro C., Angelini I. (2018) Sepolture a inumazione dell'età del Bronzo nel Piemonte meridionale, Quaderni di Archeologia del Piemonte 2, Ministero per i Beni e le Attività Culturali, ISSN2533-2597, pp. 11-43.

  • Canovaro C., Angelini I, Borgna E, Artioli G (2018) Analisi chimiche e metallografiche di ripostigli dell'area aquileiese, in Borgna E, Cassola Guida P, Corazza S (Edited by), Preistoria e Protostoria del Caput Adriae (Studi di Protostoria 5), Istituto Italiano di Preistoria e protostoria, Firenze (in press).

  • Nardini A, Canovaro C, Angelini I (2018) Il Ripostiglio di Celò (Pulfero, UD), West & East  (Rivista della Scuola Interateneo di Specializzazione in Beni Archeologici, Università di Trieste, Udine, Venezia), Edizioni Università di Trieste, ISSN (online) 2499-7331 (in press).

  • Secco M., Kamsteeg A., Addis A., Previato C., Canovaro C., Artioli G., Zago G., Bonetto J., Dilaria S. (2018), Mineralogical clustering of the structural binders from the Sarno Baths complex in Pompeii: a tool to interpret construction techniques and relative chronologies, Journal of Cultural Heritage (accepted-in press).

  • Canovaro C., Angelini I., Artioli G., Nimis P., Borgna E. (2018), Metal flow in the late bronze age across the friuli plain (italy): new insights on Cervignano and Muscoli hoards through chemical and isotopic investigations, Journal of Anthropological and Archaeological Sciences (Under review).

  • Ling J., Hjärthner-Holdar E., Grandin L., Stos-GaleZ., Kristiansen K., Melheim A.L., Artioli G., Angelini I., Krause R., Canovaro C. (2018) Swords and metal trade in the European Bronze Age. The question of copper sources regarding swords from different European regions dated to 1600–1100 BC, Journal of Archaeological Science (Submitted).

  • Angelini I., Canovaro C., Venturino M., Artioli G., The silver treasure of Marengo: silver provenancing and insights into late antiquity Roman and Gallo-Roman hoards, Journal of Anthropological and Archaeological Sciences (Accepted).

  • Callegaro S., Marzoli A., Bertrand H., Blichert-Toft J., Reisberg L., Cavazzini G., Jourdan F., Davies J., Schaltegger U. and Chiaradia M. The High-Ti Camp Freetown Layered Complex (Sierra Leone) – Lithospheric Imprinting revealed by Isotope Systematics  Abstract #302853 Topical Sessions, Chemical Scene Investigations of Large Igneous Provinces II, GSA Annual Meeting, Seattle, Washington, USA - 2017.

  • S. Callegaro, A. Marzoli, H. Bertrand, J. Blichert-Toft, L. Reisberg, G. Cavazzini, F.Jourdan, J. Davies, U. Schaltegger, M. Chiaradia. Enriched lithospheric contribution to the genesis of the Freetown Layered Complex (Sierra Leone): isotopic geochemistry study of a high-Ti CAMP layered intrusion. The 33rd Nordic Geological Winter Meeting, Geological Society of Denmark and Technical University of Denmark, Kgs. Lyngby, Denmark, 10-12 Jan. 2018.

  • S. Callegaro, A. Marzoli, H. Bertrand, J. Blichert-Toft, L. Reisberg, G. Cavazzini, F. Jourdan, J. Davies, U. Schaltegger and M. Chiaradia. Enriched lithosphere overprint on the isotope geochemistry of the CAMP-related Freetown Layered Complex (Sierra Leone). Geophysical Research Abstracts Vol. 20, EGU2018-3940, 2018 EGU General Assembly 2018.

  • S. Callegaro, A. Marzoli, H. Bertrand, J. Blichert-Toft, L. Reisberg, G. Cavazzini, F. Jourdan, J. H F. L. Davies, L. Parisio, R. Bouchet, A. Paul, U. Schaltegger, M. Chiaradia. Geochemical Constraints Provided by the Freetown Layered Complex (Sierra Leone) on the Origin of High-Ti Tholeiitic CAMP Magmas. Journal of Petrology, Volume 58, Issue 9, 1 September 2017, Pages 1811–1840,https://doi.org/10.1093/petrology/egx073.

  • Cavazzini, G. (2018) A New Physical Interpretation of Archimedes’ Principle. Journal of Applied Mathematics and Physics, 6, 215-223. https://doi.org/10.4236/jamp.2018.61020.