Il fattore tempo è un parametro fondamentale nelle scienze della Terra, la cui conoscenza è essenziale per stimare durata e velocità dei processi geologici. Il metodo 40Ar-39Ar, variante della tecnica di datazione K–Ar, è basato sul decadimento naturale del 40K (tempo di dimezzamento 1.25 Ga) in 40Ar.
La tecnica 40Ar-39Ar, applicata a sistemi contenenti K (minerali o vetri), rappresenta uno dei più potenti metodi di indagine geocronologica disponibili oggi nelle scienze della Terra, applicabile ai più svariati problemi geologici e a rocce di età compresa tra poche migliaia di anni a quella del sistema solare.

Lo sviluppo della tecnica di estrazione laser ha ampliato i campi di applicazione del metodo, che oggi includono tra gli altri:

  • studio delle relazioni tra dati microstrutturali e record isotopico nei minerali;
  • datazione di pseudotachiliti di origine endogena (faglie cosismiche) o esogena (connesse con l’impatto di comete o asteroidi;
  • datazione della deformazione;
  • studi di provenienza di fasi detritiche in sedimenti clastici;
  • datazione del più recente passato geologico (da sistemi del Pleistocene al Olocene), attraverso l’analisi di fasi ricche di potassio di origine vulcanica;
  • datazione di fillosilicati in faglie superficiali;
  • misura diretta della diffusione degli isotopi Ar nei minerali e dei coefficienti di ripartizione tra minerali e fusi silicatici.

STRUMENTAZIONE

Spettrometro di Massa e sonde laser
Il sistema analitico consiste di:

  • spettrometro di massa per gas nobili, Mass Analyser Products Ltd. MAP 215-50;
  • linea di estrazione ad alto vuoto e basso volume;
  • sistema di estrazione laser dotato di tre differenti sonde laser.

Le sonde laser includono due laser Nd:YAG (un laser infrarosso “pompato a diodi” con emissione contiua e potenza massima di ~20 W e un laser ultravioletto impulsato a lampada flash la cui radiazione fondamentale è quadruplicata e Q-switched) ed un laser a CO2 in emissione continua (sistema MIR10-30, New Wave Research).

STAFF

Dott. Gianfranco di Vincenzo (Ricercatore CNR - Responsabile Laboratorio)
Dott.ssa Marinella Ada Laurenzi (Ricercatore CNR)
Dott.ssa Antonietta Grande (Collaboratore esesterno)

CONTATTI

Telefono:

050 6212269 (Laboratorio)
050 6212270 (Dott. Gianfranco di Vincenzo)
050 6212272 (Dott.ssa Marinella Ada Laurenzi)

E-mail:

ararlab(at)igg.cnr(dot)it
gianfranco.divincenzo@igg.cnr.it
marinella.laurenzi(at)igg.cnr(dot)it

METODI E APPLICAZIONI

Tecniche di estrazione laser

Il vantaggio principale della tecniche di estrazione laser rispetto al metodo convenzionale (forno a induzione o a radiofrequenza) risiede nel fatto che l’uso del laser permette l’analisi di campioni molto piccoli (fino a pochi microgrammi o anche quantità inferiori, in condizioni favorevoli).
La possibilità di analizzare quantità così piccole di materiale porta ad una elevata versatilità analitica. Ciò rende possibile affrontare un problema geologico con l’ausilio di differenti tecniche di estrazione, talora complementari e non necessariamente alternative, ma un solo strumento:

  • datazione in situ di porzioni di roccia, tecnica che permette di preservare le informazioni microstrutturali;
  • analisi in step-heating, per datare un’intera popolazione di cristalli o analizzare significative quantità di campione (fino a numerose decine di milligrammi), tecnica utile per analizzare sistemi geologici giovani (<<1 Ma) e/o poveri di K;
  • fusione totale di singoli cristalli, tecnica che permette di risolvere popolazioni miste di granuli (e.g., fasi detritiche potassiche di un sedimento clastico).

Il metodo può essere applicato a una varietà di sistemi contenenti potassio, le fasi più comunemente datate includono: feldpsati, miche, vetri silicatici e paste di fondo di rocce vulcaniche.

l laboratorio di geocronologia 40Ar – 39Ar installato presso IGG è stato finanziato dal Programma Nazionale di Ricerche in Antartide (PNRA) ed è parte del network italiano dei labotori antartici (SIA).

PROGETTI

Nel corso degli ultimi 10 anni, il laboratorio è stato attivamente coinvolto in numerosi progetti connessi con la programmazione del: PNRA (PdR_2013/AZ2.08, PdR_2013/B2.07, PdR_2013/AZ2.07, PdR_2010A2.02, PdR_2010/A2.12, PdR_2009/A2.16, PdR2009/A2.19, PdR_2004/4.01, PdR_2004/4.06, PdR_2004/5.04, PdR_2002/4.1, PdR_2002/4.6, PdR_2002/5.4).

Nel periodo 2005–2010, il laboratorio ha partecipato al progetto internazionale ANDRILL–SMS con lo scopo di vincolare il modello di età della carota AND-2A. Le ricerche principali includono l’evoluzione geodinamica del continente antartico nel Proterozoico e Paleozoico, la geodinamica del Mare di Ross nel corso del Cenozoico, all’evoluzione del sistema clima-criosfera nel Neogene e Quaternario.

Altri Progetti recenti significativi

  • Progetto Biandera RITMARE finanziato dal MIUR [SP4 (Deep Sea)-WP1].
  • DESCRAMBLE, perforazione in condizioni geotermiche supercritiche (EU Horizon 2020).

INTERESSI SCIENTIFICI PRINCIPALI

Geocronologia di faglie duttili (miloniti) e fragili (pseudotachiliti); processi di riattivazione di faglie e zone di taglio; studi di provenienza di sedimenti silicicoclastici; datazione ad elevata precisione di vetri da impatto e vulcaniti Quaternarie; cronologia del magmatismo Plio-Pleistocenico italiano; applicazioni cronostratgrafiche; studio delle relazioni tra evoluzione tettono-metamorfica e record isotopico nei minerali metamorfici.

PUBBLICAZIONI SELEZIONATE

  • Laurenzi M. A., Braschi E., Casalini M., Conticelli S. (2015). New 40Ar–39Ar dating and revision of the geochronology of the Monte Amiata volcano, central Italy. Italian Journal of Geosciences, 134 (2), 255-265, doi:10.3301/IJG.2015.11
  • Martin S., Godard G., Laurenzi M.A., Viganò A. (2015). Pseudotachylytes of the Tonale nappe (Italian Alps): Petrogenesis, 40Ar-39Ar geochronology and tectonic implications. Italian Journal of Geosciences, in stampa, doi:10.3301/IJG.2015.09
  • Di Vincenzo G., Grande A., Rossetti F. (2014). Paleozoic siliciclastic rocks from northern Victoria Land (Antarctica): provenance, timing of deformation and implications for the Antarctica/Australia connection. Geological Society of America Bulletin, 126, 1416–1438, doi:10.1130/B31034.1
  • Di Vincenzo G., Rossetti F., Viti C., Balsamo F. (2013). Constraining the timing of fault reactivation: Eocene coseismic slip along a Late Ordovician ductile shear zone (northern Victoria Land, Antarctica). Geological Society of America Bulletin, 125, 609–624. Doi:10.1130/B30670.1
  • Di Vincenzo G., Bracciali L., Del Carlo P., Panter K., Rocchi S. (2010). 40Ar–39Ar dating of volcanogenic products from the AND-2A core (ANDRILL Southern McMurdo Sound Project, Antarctica): correlations with the Erebus Volcanic Province and implications for the age model of the core. Bulletin of Volcanology, 72, 487–505. doi: 10.1007/s00445-009-0337-z
  • Conticelli S., Laurenzi M.A., Giordano G., Mattei M., Avanzinelli R., Melluso L., Tommasini S., Boari E., Cifelli F., Perini G. (2010). Leucite-bearing (kamafugitic/leucititic) and –free (lamproitic) ultrapotassic volcanic rocks and associated shoshonites in the Italian Peninsula: the role of sedimentary recycling in their genesis and evolution in a post-collisional geodynamic setting. Journal of the Virtual Explorer, 36, paper 20, doi:10.3809/jvirtex. 2010.00251
  • D’Oriano F., Angeletti L., Capotondi L., Laurenzi M.A., López Correa M., Taviani M., Torelli L., Trua T., Vigliotti L., Zitellini N. (2010). Coral Patch and Ormonde seamounts as a product of the Madeira hot spot, Eastern Atlantic Ocean. Terra Nova, 22, 494-500, doi: 10.1111/j.1365-3121.2010.00973.x
  • Boari E., Tommasini S., Laurenzi M.A., Conticelli S. (2009). Transition from ultrapotassic kamafugitic to sub-alkaline magmas: Sr, Nd, and Pb isotope, trace element and 40Ar–39Ar age data from the Middle Latin Valley volcanic field, Roman Magmatic Province, Central Italy. Journal of Petrology, 50, 1327-1357, doi:10.1093/petrology/egp003
  • Di Vincenzo G., Skála R. (2009) 40Ar–39Ar laser dating of tektites from the Cheb Basin (Czech Republic): evidence for coevality with moldavites and influence of the dating standard on the age of the Ries impact. Geochimica et Cosmochimica Acta, 73, 493–513, doi:10.1016/j.gca.2008.10.002
  • Bigazzi G., Laurenzi M.A., Soligo M., Tuccimei P. (2008). Multi-method approach to dating glass: the case of Basiluzzo Islet (Aeolian archipelago, Italy). Journal of Volcanology and Geothermal Research, 177, 244-250, doi: 10.1016/j.jvolgeores.2007.10.005
  • Curzio P., Folco L., Laurenzi M.A., Mellini M., Zeoli A. (2008). A tephra chronostratigraphic framework for the Frontier Mountain blue ice field (northern Victoria Land, Antarctica). Quaternary Science Review, 27, 602-620, doi: 10.1016/j.quascirev.2007.11.017
  • Folco L., Rochette P., Perchiazzi N., D’Orazio M., Laurenzi M.A., Tiepolo M. (2008). Microtektites from Victoria Land Transantarctic Mountains. Geology, 36(4), 291-294, doi: 10.1130/G24528A.1
  • Di Vincenzo G., F. Talarico F., Kleinschmidt G. (2007). An 40Ar–39Ar investigation of the Mertz Glacier area (George V Land, Antarctica): implications for the Ross Orogen – East Antarctic Craton relationship and Gondwana reconstructions. Precambrian Research, 152, 93–118, doi: 10.1016/j.precamres.2006.10.002
  • Laurenzi M.A., Balestrieri M.L., Bigazzi G., Hadler Neto J.C., Iunes P.J., Norelli P., Oddone M., Osorio Araya A.M., Viramonte J.G (2007). New constraints on ages of glasses proposed as reference materials for Fission-Track dating. Geostandards and Geoanalytical Research, 31, 105-124, doi: 10.1111/j.1751-908X.2007.00844.x
  • Di Vincenzo G., Tonarini S., Lombardo B., Castelli D., Ottolini L. (2006). Comparison of 40Ar-39Ar and Rb-Sr data on phengites from the UHP Brossasco-Isasca Unit (Dora Maira Massif, Italy): implications for dating white mica. Journal of Petrology, 47, 1439–1465, doi: 10.1093/petrology/egl018
  • Di Vincenzo G., Carosi R., Palmeri R. (2004). The relationship between tectono–metamorphic evolution and argon isotope records in white mica: constraints from in situ 40Ar-39Ar laser analysis of the Variscan basement of Sardinia (Italy). Journal of Petrology, 45, 1013–1043, doi: 10.1093/petrology/egh002
  • Di Vincenzo G., Rocchi S., Rossetti F., Storti F. (2004). 40Ar-39Ardating of pseudotachylytes: the effect of clast-hosted extraneous argon in Cenozoic fault-generated friction melts from the West Antarctic Rift System. Earth and Planetary Science Letters, 223, 349–364, doi: 10.1016/j.epsl.2004.04.042
  • Di Vincenzo G., Viti C., Rocchi R. (2003). The effect of chlorite interlayering on 40Ar-39Ar biotite dating: an 40Ar-39Ar laserprobe and TEM investigation of variably chloritised biotites. Contributions to Mineralogy and Petrology, 145, 643–658, doi: 10.1007/s00410-003-0472-z
  • Laurenzi M.A., Bigazzi G., Balestrieri M.L., Bouska V. (2003). 40Ar-39Ar laser probe dating of the Central European tektite-producing impact event. Meteoritics and Planetary Science, 38, 887-894.
  • Di Vincenzo G., Ghiribelli B., Giorgetti G., Palmeri R. (2001) Evidence of a close link between petrology and isotope records: constraints from SEM, EMP, TEM and in situ 40Ar–39Ar laser analyses on multiple generations of white micas (Lanterman Range, Antarctica). Earth and Planetary Science Letters, 192, 389–405, doi: 10.1016/S0012-821X(01)00454-X