Il laboratorio usa due metodologie analitiche distinte:

1) Sistema per il microcarotaggio stratigrafico (DUNE-LAB): Il sistema si carotaggio superficiale AF è una metodologia di carotaggio continuo, per sedimenti da sciolti a debolmente coerenti, che permette la rapida estrazione di carote fino a 10-12 m di profondità anche in luoghi impervi, raggiungibili solo a piedi, e sottofalda. E’ un sistema particolarmente adatto a studi stratigrafici di dettaglio poiché il sistema di avvolgimento della carota in una guaina tessile che avviene direttamente durante le operazioni di carotaggio rende trascurabile il disturbo meccanico dei sedimenti carotati e permette l’estrazione del 100% dei sedimenti trapassati. La relativamente bassa profondità d’indagine (10-12 m) rappresenta il maggiore limite di questa metodologia di carotaggio. Tuttavia va ricordato che altri metodi di carotaggio, che raggiungono maggiori profondità (per esempio il carotiere a pistone tipo Livingston), sono affetti da problemi di perdite di materiale e raddoppio di serie perforata poiché il carotaggio avviene per segmenti discreti (da 50 a 100 cm per volta) ed in un foro non protetto.

2) Datazione Archeomagnetica (Archeo-LAB): L’Archeomagnetismo è una metodologia basata sull’allineamento dei vettori magnetici all’interno di oggetti contenenti minerali ferromagnetici, come ad esempio i manufatti di argilla, che sono cotti in forno ad alte temperature, e le vulcaniti. Questi oggetti preservano la direzione del campo magnetico terrestre al momento del loro raffreddamento, in altre parole tengono traccia del cosiddetto “ultimo fuoco”. Per la datazione archeomagnetica almeno una dozzina di campioni della grandezza di un pugno sono prelevati dalla struttura o dal deposito, previa orientazione con una bussola solare. I campioni sono poi condizionati in stampi, riferiti ad una terna di coordinate spaziali ed infine misurati in un magnetometro ad induzione a grande cella, per la determinazione della loro magnetizzazione termo-rimanente. Dopo un trattamento statistico del dato di ottengono i valori di Declinazione e Inclinazione terrestre al tempo del raffreddamento dell’oggetto analizzato, che comparati con una opportuna Curva di Variazione Geomagnetica Secolare danno il valore dell’età dell’oggetto al momento del suo raffreddamento.

STRUMENTAZIONE

Il laboratorio è equipaggiato delle seguenti apparecchiature per analisi microtermometriche:

Archeo-LAB:

  • Magnetometro a induzione a grande cella.
  • Corredi per il campionamento archeomagnetico di forni e fornaci.
  • Corredi per il campionamento archeomagnetico di rocce vulcaniche.
  • Strumentazione per il condizionamento dei campioni alla dimensione di 12x12x12cm.
  • Generatore di corrente.
  • Scaffalature di legno (42 metri lineari) per il ricovero dei campioni, prima e durante le fasi di analisi.

Dune-LAB:

  • AF_Topcore 40 (diametro delle carote 43 mm)
  • AF_Topcore 40 modificato (diametro delle carote 43 mm)
  • AF_Topcore 20 (diametro delle carote 33 mm)
  • Camera fredda (2 m x 1.2 m)
  • Microscopio polarizzante marca LEICA
  • 2 Microscopi binoculari
  • Stativo fotografico (70x60 cm)

PERSONALE

Dott.ssa Claudia Principe (Ricercatore CNR - Responsabile Laboratorio)
Dott.ssa Sonia La Felice (Assegnista di Ricerca CNR)
Dott. Francesco Norelli (Tecnico CNR)
Dott. Daniele Giordano (Ricercatore Associato)
Dott.ssa Marina Devidze (Ricercatore Associato)

CONTATTI

Telefono:

050 6122335 (Dott.ssa Claudia Principe)

E-mail:

claudia.principe(at)igg.cnr(dot)it

METODOLOGIE E APPLICAZIONI

Archeo-LAB:

Il laboratorio si avvale della metodologia di precisione sviluppata, a partire dagli anni 70 (Thellier, 1981), nel Laboratorio di Saint Maur des Fossés, facente parte dell’Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP), France. Le procedure di campionamento e di misura sono quelle descritte nel cosiddetto “big sample plaster method” di Thellier (1981) per gli scopi dell’archeomagnetismo ed applicate nel laboratorio IGG con alcuni perfezionamenti ed accortezze originali, sviluppate nel corso dell’attività ormai decennale del laboratorio di Villa Borbone. I vantaggi e i limiti di questa metodologia, che si applica indifferentemente a oggetti archeologici combusti e a depositi vulcanici, sono largamente spiegati e discussi nella letteratura scientifica (vedi per esempio Tanguy et al., 2003, EPSL).
Il campionamento prevede la raccolta di una dozzina di campioni dal peso mediamente di circa 0,5-1 kg. In caso di flussi lavici o piroclastici il campionamento è effettuato distribuendo i prelievi lungo tutto il fronte disponibile, in modo da minimizzare possibili effetti di spostamento dalla posizione di giacitura iniziale di porzioni dell’oggetto da campionare. Il campionamento dei flussi lavici è eseguito non perforando ma spaccando la roccia, in modo tale da evitare le magnetizzazioni secondarie indotte dalla rapida rotazione della corona diamantata della perforatrice che viene spesso usata da altri laboratori che utilizzano la metodologia di campionamento paleomagnetica anche per il prelievo dei campioni archeomagnetici (Lauer, 1978; Audunsson & Levi, 1989). I campioni selezionati sono orientati, prima del definitivo distacco, con l’aiuto di una bussola solare e di un piano di gesso perfettamente orizzontale. In laboratorio i campioni vengono ricondizionati con del gesso in stampi (12x12x12 cm), in modo da ottenere una terna di assi di riferimento e quindi misurati in un Magnetometro a Induzione a larga cella (Le Goff, 1975). I vantaggi di questa metodologia rispetto al classico carotaggio per fini paleomagnetici stanno nella maggiore precisione dell’orientazione sul terreno e nella possibilità di campionare anche depositi vulcanici non saldati (banchi di scorie, blocchi all’interno dei depositi di flusso etc....) (Hoblitt et al., 1985; Genevey et al., 2002). Da ricordare che l’elevata precisione della datazione effettuata con questo metodo dipende anche dalla bontà della curva di riferimento della Variazione Geomagnetica Secolare all’interno dell’intervallo di tempo e per l’area di interesse (vedi per esempio Pavon-Carrasco et al, 2014).

Dune-LAB:

Si tratta di un sistema di carotaggio continuo e speditivo per rocce da granulari, fino a debolmente coerenti. E’ una metodologia particolarmente interessante per chi abbia necessità di un carotaggio continuo per l’esecuzione di studi microstratigrafici di precisione anche in località difficilmente raggiungibili (l’intera strumentazione può essere trasportata a spalla) e in caso di problemi ambientali (nessun inquinante o additivo chimico è inserito nel terreno). Il sistema di microcarotaggio superficiale AF è composto di scarpe taglienti di differente durezza e caratteristiche, aste di perforazione di acciaio speciale ultra leggere, una testa di carotaggio includente una cartuccia precaricata con una guaina tessile di diversa tipologia in funzione degli scopi del carotaggio e dei terreni da attraversare, un martello pneumatico adattato per l’infissione delle aste, ed un set di binde ed accorgimenti per l’estrazione. L’uso delle speciali guaine tessili facilita le operazioni di trasporto sul terreno e di apertura e conservazione dei carotaggi ottenuti. Il sistema permette l’estrazione di carote di sedimenti pressoché indisturbate dal punto di vista geotecnico. Le applicazioni di questo metodo, originariamente studiato da IGG-CNR per il recupero di depositi piroclastici in facies distale e in ambienti lacustri, sono molteplici, e vanno dalla geotecnica all’analisi dell’inquinamento ambientale, alla stratigrafia fino alla palinologia e idrogeologia.

PROGETTI

  • Progetto di ricerca (2012-16): “Monografia Vulcanologica del Monte Amiata, Toscana Meridionale” LAMMA-Regione Toscana.
  • Short Therm Mobility (STM) (2015): “Evaluation of the volcanic hazard in El Hierro Island (Canary Islands, ES) – Geological mapping and chronostratigraphy” CNR – Direzione Attività Internazionali.
  • Progetto Bilaterale CNR-SRNSF/Italia-Georgia (2014-15): “Geo-archaeology in Georgia and geomagnetic Secular Variation Curve (SVC) development for Caucasus area” CNR – Direzione Attività Internazionali.
  • Short Therm Mobility (STM) (2013): “Time clustering, frequency, localization and extension of lavaflows at Teide and Vesuvius: a comparative and multidisciplinary investigation of emplacement features and mapping of the associated risk (Canary Islands, SP)” CNR – Direzione Attività Internazionali.
  • Progetto bilaterale CNR-SRNSF/Italia-Georgia (2012-13): “Il contributo della Georgia alla costruzione di una Curva di Variazione geomagnetica Secolare per il Caucaso e la regione Circum-Mediterranea” CNR – Direzione Attività Internazionali.
  • Progetto bilaterale CNR-CSIC/Italia-Spagna (2011-12): “Time clustering, frequency, localization and extension of lavaflows at Teide and Vesuvius: a comparative and multidisciplinary investigation of emplacement features and mapping of the associated risk” CNR – Direzione Attività Internazionali.
  • Contratto di ricerca (2011): “1861 - Il Vesuvio celebra l’unità d’Italia” Banco di Napoli
  • Contratto di ricerca “AITHALE” (2011): “Ricerche geo-archeologiche lungo il litorale di Portoferraio, Isola D’Elba” Comune di Portoferraio.
  • Progetto “Alèa” (2011): “Pre-historic (< 4kyrs) explosive activity at Piton de la Fournaise volcano” IPGP-OVPDF and BRGM.
  • Contratto di ricerca (2009): “Per l'acquisizione di dati conoscitivi relativi al patrimonio archeologico dell'Isola di Pianosa” Direzione Regionale per i Beni Culturali e Paesaggistici della Toscana.
  • Contratto di ricerca (2008): “Studi per la definizione del patrimonio Archeologico. Modellizzazione tridimensionale degli orizzonti e delle strutture sepolte nell’area prospiciente Cala San Giovanni, Isola di Pianosa” Cooperativa San Giacomo di Porto Azzurro.
  • Contratto di ricerca (2006): “Piano di Caratterizzazione ambientale finalizzato all’individuazione di valori chimici di riferimento per la movimentazione dei sedimenti dell’area di foce del fiume Cecina” ICRAM-CNR, ARPAT.
  • Programma internazionale di cooperazione scientifica – PICS (2005-07): “Variation séculaire du champ géomagnetique en Europe de l’Ouest durant le 1er millénaire avant Jésus-Christ - Développer l’archeomagnetisme en Italie”.

INTERESSI SCIENTIFICI

  • Cronostratigrafia di aree vulcaniche recenti.
  • Datazione archeomagnetica di strutture combuste per la ricostruzione della Curva di Variazione Geomagentica Secolare (SVC) per la regione peri-mediterranea negli ultimi 10-15.000 anni.
  • Analisi sedimentologiche e variazioni di facies dei depositi derivanti dai processi vulcanici.
  • Risoluzione e integrazione dei dati stratigrafici e geofisici per ricostruzioni paleo-ambientali in siti di’interesse geologico ed archeologico.

PUBBLICAZIONI SELEZIONATE

  • A Morandi, A Di Muro, C Principe, L Michon, G Leroi, F Norelli, P Bachelery (2016): Pre-historic (< 4kyrs) explosive activity at Piton de la Fournaise volcano. In Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2016 P. Bachèlery et al. (eds), Active Volcanoes of the Southwest Indian Ocean, Active Volcanoes of the World, DOI 10.1007/978-3-642-31395-0_20
  • E. M. Sánchez-Moreno, M. Calvo-Rathert, A. Gogichaishvili, G. T. Vashakidze, V. A. Lebedev, A. Carrancho, J. Villalaín, A. Caccavari, M. Devidze, C. Principe (2015): REGISTRO DE TRANSICIONES DE POLARIDAD EN COLADAS VOLCANICAS PLIOCENAS DE LA MESETA DE DJAVAKHETI (CÁUCASO MENOR): EL CASO DE LA SECUENCIA DE APNIA Latinmag Letters, Volume 5, Special Issue (2015), id number, 1-n, Proceedings São Paulo, Brasil
  • C Principe, A Ghilardi, S Ducci, S Perazzi, G Grandinetti, M Firmati (2013): Indagini geoarcheologiche nell’area di Cala San Giovanni; in “PLANASIA, un Sistema Informativo Territoriale per la gestione dei Beni Culturali dell’Isola di Pianosa”, a cura di A Marino, A Negri, A Patera. Ministero per i Beni e le Attività Culturali. Edizioni ETS, Pisa pp 57-63
  • Lorella Alderighi, Marco Benvenuti, Franco Cambi, Laura Chiarantini, Caterina X.H. Chiesa, Alessandro Corretti, Andrea Dini, Marco Firmati, Laura Pagliantini, Claudia Principe, Luisa Quaglia, Luisa Zito (2013): Aithale - Ricerche e scavi all’Isola d’Elba. Produzione siderurgica e territorio insulare nell’antichità. Annali della Scuola Normale Superiore di Pisa, Classe di Lettere e Filosofia, Rassegna Archeologica, Serie V, 2013, 5/2, Supplemento, pp. 169-189
  • C Principe, S Arrighi, J Malfatti D Brocchini (2011): Datazione archeomagnetica di alcune fornaci dell’Isola d’Elba. In “Isola d’Elba - Atlante delle fornaci” (a cura di Fiorella Ramacogi) Soprintendenza per i Beni Architettonici, Paesaggistici, Storici, Artistici ed Etnoantropologici per le Province di Pisa e Livorno; BetaGamma editrice, 83-97.
  • J Malfatti, C Principe, G Gattiglia (2011): Archaeomagnetic Directional Investigation of a Metallurgical Furnace in Pisa (Italy). Journal of Cultural Heritage; vol 12, 2011, 1-10.
  • J Malfatti, C Principe, S Arrighi, C Arias (2009): L’archeomagnetismo per la datazione delle attività siderurgiche antiche. In Franco Cambi, Fernanda Cavari, Cynthia Mascione (a cura di), “MATERIALI DA COSTRUZIONE E PRODUZIONE DEL FERRO - Studi sull’economia populoniese fra periodo etrusco e romanizzazione”, Edipuglia, pg. 213-218
  • JC Tanguy, M Le Goff, S Arrighi, C Principe, S La Delfa, G Patanè (2009): The history of Etna and Vesuvius revisited through Archeomagnetism. EOS vol 90, n.ro 40, 6 oct 2009, 349-350, ISSN: 0096-3941.
  • L Vezzoli, C Principe, JC Tanguy, S Arrighi, M Le Goff, J Malfatti (2009): Modes and times of caldera resurgence: The <10 ka evolution of Ischia Caldera, Italy, from archaeomagnetic dating. Journal Volcanol Geotherm Res, 186, 305-319.
  • C Principe, A Malfatti, M Ambrosio, MT Fagioli, M Rosi, B Ceccanti, S Arrighi, D Innamorati (2007): Finding distal Vesuvius tephra at the borders of Lago Grande di Monticchio, in AF SHALLOW CORING SYSTEM micro-cores. Proceedings of the Second International Conference on Soils and Archaeology, held in Pisa on 2003. Atti Soc. tosc. Sci. nat., Mem., Serie A, 112 (2007) pagg. 189-197.