STRUMENTAZIONE

Il laboratorio si compone in due parti: le camere bianche, dove viene effettuata per la preparazione dei campioni da analizzare e laboratorio di spettrometria di massa, dove vengono effettuale le analisi isotopiche.

Camere bianche:

  • Anticamera classe 10.000, per il vestimento e lo svestimento degli utilizzatori delle camere bianche
  • 2 stanze classe 1000 per la preparazione dei campioni (attacco acido), la preparazione dei reagenti e la purificazione degli analiti tramite cromatografia a scambio ionico (Sr, REE, B, Cr);
  • 1 stanza classe 100 per la preparazione dei campioni (attacco acido), e la purificazione degli analiti tramite cromatografia a scambio ionico (Pb e Sr in microanalisi). 

Questi locali sono equipaggiati con cappe con sistema di smaltimento di fumi acidi (incluso HF), piastre riscaldanti, sistemi di purificazione acidi in sub-boiled (tra cui tre Savillex DST-1000, dedicati rispettivamente ad H2O, HCl e HNO3), bilancia di precisione Sartorius Cubis (ripetitibilità ±0.015 mg), colonne per la purificazione degli analiti attraverso cromatografia a scambio ionico.

Laboratorio di Spettrometria di Massa: 2 Spettrometri di massa a ionizzazione termica, 1 spettrometro di massa a sorgente ICP

  • Spettrometro di massa Finnigan MAT 262 multi-collettore (anno di installazione: 1991);
  • Spettrometro di massa Finnigan MAT 262 multi-collettore (anno di costruzione: 1990; anno di installazione presso i laboratori IGG: 2016).
  • Spettrometro di massa Thermo Neptune Plus multi-collettore ad alta risoluzione (anno di installazione: 2017).

Altra strumentazione:

  • Dispositivo Pfeiffer Balzer per il preriscaldamento filamenti (capace di ospitare fino a 30 filamenti);
  • Cappa a flusso laminare Faster BIO48 per caricamento campioni.

PERSONALE

Dott. Samuele Agostini (Ricercatore CNR - Responsabile Laboratorio)

Dott.ssa Maddalena Pennisi (Ricercatore CNR)

Dott. Andrea Dini (Ricercatore CNR)

Dott. Paolo Di Giuseppe (Borsista CNR)

Dott. Andrea Rielli (Assegnista CNR)

Dott.ssa Marlene Dordoni (borsista CNR)

 

Il laboratorio ospita abitualmente colleghi, associati e personale in formazione proveniente da università e centri di ricerca.

CONTATTI

Telefono: 

050 6213281 (Dott. Samuele Agostini)
050 6212373 (Dott.ssa Maddalena Pennisi)
050 6212370 (Dott. Andrea Dini)

E-mail:

samuele.agostini(at)igg.cnr(dot)it 
maddalena.pennisi(at)igg.cnr(dot)it 
andrea.dini(at)igg.cnr(dot)it 

METODI

Le sistematiche isotopiche di routine presso il laboratorio Neptune-TIMS includono la determinazione della composizione isotopica, e del contenuto per diluizione isotopica, dei seguenti elementi: B, Cr, Sr, Nd e Pb.

In particolare, vengono effettuate analisi di:

  • Composizione isotopica di B su borosilicati, borati, rocce e minerali silicatici, carbonatici, e su matrici fluide, quali fluidi vulcanici, geotermici, termali e acque naturali.
  • Composizione isotopica di Sr su rocce e minerali silicatici, carbonatici, e su vari matrici fluide, quali fluidi vulcanici, geotermici, termali e acque naturali.
  • Composizione isotopica di Pb su rocce e minerali silicatici e carbonatici, e su matrici fluide, manufatti industriali (e.g. metalli) e di interesse archeologico (monete, reperti di varia natura).
  • Composizione isotopica di Nd su rocce e minerali silicatici, carbonatici, e su vari matrici fluide, quali fluidi vulcanici, geotermici, termali e acque naturali.
  • Composizione isotopica di Cr su matrici acquose e in rocce silicatiche mafiche e ultramafiche.
  • Contenuti elementali per diluizione isotopica.

APPLICAZIONI

I metodi analitici sopra elencati vengono applicati a un vasto spettro di studi concernenti la tracciabilità isotopica in vari campi delle Scienze della Terra e dell’Ambiente lato sensu, tra cui studi di petrologia e geochimica isotopica su rocce ignee, sedimentarie e metamorfiche, di idrologia isotopica, di interazioni acqua-roccia, di geocronologia indiretta su carbonati marini, tracciamento degli inquinanti, geochimica forense, tracciabilità applicata ai beni culturali.

Da sottolineare anche il ruolo del laboratorio nell’intercalibrazione di standard analitici. Nel 2001 il laboratorio ha organizzato in collaborazione con la IAEA un esercizio internazionale di intercalibrazione per la misura della composizione isotopica e della concentrazione del boro su matrici solide e liquide. Da allora il laboratorio TIMS di IGG-Pisa è detentore e dispensatore degli standard a matrice liquida denominati B1- B3, e a matrice solida B4-B8.

PROGETTI

Alcuni dei progetti in cui il laboratorio è stato coinvolto:

  • Progetto di Ricerca 2013/AZ2.07 “Retroazioni fra neotettonica, magmatismo, clima e dinamica del mantello nella regione del Mare di Ross” PNRA 2013-2016
  • Upper Cretaceous-Paleogene magmatism and thermal waters of Rhodope Massif (Bulgaria): genesis and comparison with Aegean-Anatolian region, CNR-BAS Bilateral Project 2013-2015
  • “Volatile transfer at convergent plate margins: linking COH fluids/melts heterogeneities to tectonic anomalies in subduction zones”, PRIN-MIUR 2012.
  • “Applicazioni multi-isotopiche al sistema termale di Castrocaro: modello concettuale e sfruttamento delle risorse”. Convenzione IGG-Terme di Castrocaro SpA, 2011-2013
  • Progetto RESPIRA, REservoir Serpentinitici toscani: da Potenziale Inquinante a Risorsa Ambientale – Progetto POR-FSE, Regione Toscana –UE, 2009-2013.
  • Descramble “Drilling in dEep, Super-CRitical AMBients of continentaL Europe”” (EU Horizon 2020)
  • “Bilancio geochimico per la valutazione della qualità agro-ambientale in un sistema territoriale complesso: il caso studio della zona di Ravenna”, Ministero Università e Ricerca, PRIN-MIUR 2008-2010.
  • “La subduzione continentale e i suoi effetti sulla struttura e composizione del sistema crosta-mantello superiore: esempi dalle catene periadriatiche”, Ministero Università e Ricerca, PRIN-MIUR 2008-2010.
  • “Lo Stato di contaminazione da B, As e Hg di un tratto del Fiume Cecina e del Torrente Possera e identificazione delle cause”. Ministero dell’Ambiente e Regione Toscana. 2006-2009
  • EVK1-CT-2000-00046 BOREMED, Boron contamination of water resources in the Mediterranean region: distribution, sources, social impact and remediation.
  • IGG CNR / International Atomic Energy Agency. Intercomparison of boron isotopic composition measurements in natural materials. 10725/Regular Budget Fund. 1999-2002.

Il laboratorio TIMS-Camere Bianche rientra tra quelli selezionati per la rete analitica europea del progetto EPOS (European Plate Observing System).

INTERESSI SCIENTIFICI

Le attività di ricerca supportate dal laboratorio TIMS coprono un vasto spettro nell’ambito delle scienze della Terra e dell’Ambiente. Le principali tematiche attive al momento includono:

  • Subduzione e riciclo profondo di materiale in ambiente di convergenza-collisione (dal vulcanismo di arco, alle rocce subdotte e riesumate)
  • Magmatismo in ambienti convergenti e divergenti (Area mediterranea, dalla Spagna all’Iran, Pacifico Orientale, Etiopia, America Centrale e Meridionale).
  • Attività di ricerca in Antartide (Relazioni tra magmatismo ed evoluzione tettonica della North Victoria Land; Ricostruzioni paleoclimatiche attraverso lo studio dei prodotti eruttivi)
  • Sistemi geotermici e termali: interazioni acqua-roccia, tracciamento dei fluidi (origine, caratteristiche, tempi e modi di circolazione), paragenesi geotermiche
  • Origine ed evoluzione di vulcani di fango e acque salate fossili (Appennino Centrale)
  • Applicazioni isotopiche per lo studio di frane attive
  • Acquiferi e bacini fluviali: ricarica, weathering e inquinamento antropico
  • Geocronologia di carbonati marini tramite composizione isotopica di Sr
  • Tracciamento isotopico degli inquinanti ambientali antropici e geogenici (B, Pb, Cr, metalli pesanti)
  • Studi isotopici applicati alla Giacimentologia
  • Studi isotopici applicati alla Archeologia, Archeometria e ai Beni Culturali
  • Divulgazione scientifica
  • Tracciabilità isotopica in geologia ambientale e geologia forense.

PUBBLICAZIONI SELEZIONATE

  • Cannaò, E., Scambelluri, M., Agostini, S., Tonarini, S., Godard, M.. (2016). Linking serpentinite geochemistry with tectonic evolution at the subduction plate-interface: The Voltri Massif case study (Ligurian Western Alps, Italy). Geochimica et Cosmochimica Acta, 190, 115-133
  • Chiarantini, L., Gallo, F., Rimondi, V., Benvenuti, M., Costagliola, P., Dini, A. (2015). Early Renaissance production recipes for Naples Yellow pigment: A mineralogical and lead isotope study of Italian Majolica from Montelupo (Florence). Archaeometry, 57 (5), 879-896.
  • Forni F., Ellis B.S., Bachmann O., Lucchi F., Peccerillo A., Tranne C.A., Agostini S., Dallai L. (2015). Erupted cumulate fragments in rhyolites from Lipari (Aeolian Island). Contributions to Mineralogy and Petrology, 170:49, 1-18.
  • Marchina C., Bianchini G., Natali C., Pennisi M., Colombani, N. , Tassinari R., & Knoeller K. (2015). The Po river water from the Alps to the Adriatic Sea (Italy): new insights from geochemical and isotopic (δ18O-δD) data Environ Sci Pollut Res DOI 10.1007/s11356-014-3750-6.
  • Farina, F., Dini, A., Rocchi, S., Stevens, G.(2014). Extreme mineral-scale Sr isotope heterogeneity in granites by disequilibrium melting of the crust. Earth and Planetary Science Letters, 399, 103-115.
  • Grassi S., Amadori M., Pennisi M., Cortecci G. (2014). Identifying sources of B and As contamination in surface water and groundwater downstream of the Larderello geothermal – Industrial area (Tuscany–Central Italy). Journal of Hydrology 509, 66–82.
  • Harvey, J., Savov, I.P., Agostini, S., Cliff, R.A., Walshaw, R. (2014). Si-metasomatism in serpentinized peridotite: The effects of talc-alteration on strontium and boron isotopes in abyssal serpentinites from Hole 1268a, ODP Leg 209. Geochimica et Cosmochimica Acta, 126, pp. 30-48.
  • Petrini R., Pennisi M., Vittori Antisari L., Cidu R. Vianello G., Aviani U. (2014). Geochemistry and stable isotope composition of surface waters from the Ravenna Plain (Italy): implications for the management of water resources in agricultural lands. Environ Earth Sci. DOI 10.1007/s12665-013-2913-y
  • Scambelluri, M., Tonarini, S. (2012). Boron isotope evidence for shallow fluid transfer across subduction zones by serpentinized mantle. Geology, 40(10), 907-910.
  • Tonarini, S., Leeman, W.P., Leat, P.T. (2011). Subduction erosion of forearc mantle wedge implicated in the genesis of the South Sandwich Island (SSI) arc: Evidence from boron isotope systematics. Earth and Planetary Science Letters, 301 (1-2), 275-284.
  • S. Agostini, C. Doglioni, F. Innocenti, P. Manetti, S. Tonarini (2010). On the geodynamics of the Aegean rift. Tectonophysics, 488, 7-21.
  • Pennisi M., Bianchini G. Klopmann W. Muti A. (2009). Chemical and isotopic (B, Sr) composition of alluvial sediments as archive of a past hydrothermal outflow. Chemical Geology 266, 123-134.
  • Agostini, S., Ryan, J.G., Tonarini, S., Innocenti, F. (2008). Drying and dying of a subducted slab: Coupled Li and B isotope variations in Western Anatolia Cenozoic Volcanism, Earth and Planetary Science Letters, 272, 139-147.
  • Boschi, C., Dini, A., Früh-Green, G.L., Kelley, D.S. (2008). Isotopic and element exchange during serpentinization and metasomatism at the Atlantis Massif (MAR 30°N): Insights from B and Sr isotope data. Geochimica et Cosmochimica Acta, 72 (7), 1801-1823.
  • Dini, A., Mazzarini, F., Musumeci, G., Rocchi, S. (2008). Multiple hydro-fracturing by boron-rich fluids in the Late Miocene contact aureole of eastern Elba Island (Tuscany, Italy). Terra Nova, 20 (4), 318-326.
  • Tonarini, S., S. Agostini, C. Doglioni, F. Innocenti, and P. Manetti (2007). Evidence for serpentinite fluid in convergent margin systems: The example of El Salvador (Central America) arc lavas, Geochem. Geophys. Geosyst., 8, Q09014, doi:10.1029/2006GC001508.
  • Turner, S., Tonarini, S., Bindeman, I., Leeman, W.P., Schaefer, B.F. (2007). Boron and oxygen isotope evidence for recycling of subducted components over the past 2.5 Gyr. Nature, 447 (7145), 702-705.
  • Pennisi M., Bianchini G. Muti A. Kloppmann W. (2006). Behaviour of boron and strontium isotopes in groundwater-aquifer interactions in the Cornia Plain (Tuscany, Italy), Applied Geochemistry, 21, 1169-1183.
  • Tonarini S, Pennisi M, et al. (2003) Intercomparison of boron isotope and concentration measurements. Part 1: Selection, preparation and homogeneity tests of the intercomparison materials. GEOSTANDARDS NEWSLETTER 27 (1): 21-39.
  • Gonfiantini R., Tonarini S. et al. (2003). Intercomparison of Boron Isotope and Concentration Measurements. Part II: Evaluation of Results. GEOSTANDARDS NEWSLETTER 27 (1): 41-57.