Laboratorio Tracce di Fissione

L'analisi delle tracce di fissione è attualmente uno strumento fondamentale nella termocronologia di bassa temperatura per la comprensione dei tempi e dei tassi a cui avvengono i processi che riguardano la crosta superficiale e intermedia. Viene applicata correntemente per lo studio dell'evoluzione del rilievo,nella geomorfologia tettonica, per la definizione dei tempi e dei tassi della costruzione delle montagne e l'attività dei lineamenti tettonici, nell'esplorazione di idrocarburi, per la ricostruzione della storia dei bacini sedimentari e della loro inversione, e per molto altro.

Le tracce di fissione sono un metodo di datazione radiometrico che si basa sulla fissione spontanea del 238U che provoca dei danni lineari nel reticolo dei minerali.Questi danni però sono termicamente instabili: al di sopra di una certa temperatura si risarciscono da parzialmente a totalmente (processo di annealing). Un'età tracce di fissione è quindi un'età di raffreddamento. Sarà la misura del tempo intercorso da quando il minerale si è raffreddato al disotto di un certa temperatura per la quale le tracce di fissione diventano stabili. L'annealing provoca il raccorciamento della lunghezza delle tracce. Nell'apatite, combinando le determinazione di età con la misura della lunghezza delle tracce si ottengono informazioni sulla storia termica dei minerali. Sono stati sviluppati dei programmi che ricostruiscono le storie termiche.

Nel laboratorio delle tracce di fissione del IGG-CNR vengono analizzati sia le apatiti che gli zirconi. Inoltre si selezionano, misurano e preparano i grani singoli di questi minerali per le analisi (U-Th)/He.

STRUMENTAZIONE

Per il conteggio e la misura delle tracce viene utilizzato un microscopio Zeiss Axioskop con luce trasmessa e riflessa equipaggiato di un piatto mobile automatico, camera lucida e tavoletta digitale ad alta risoluzione. Per il conteggio e la misura delle tracce e dei Dpar viene utilizzato il software FT stage 4.0 software sviluppato da Trevor Dumitru. Per la modellizzazione della storia termica sono usati i programmi HeFTy (Ketcham et al., 2005) e QT-Qt (Gallagher, et al., 2005).

Inoltre, il laboratorio tracce di fissione ospita uno stereomicroscopio Olympus SZ61, impiegato principalmente per la selezione dei grani per le analisi (U-Th)/He. Questo microscopio è corredato di una telecamera (utilizzabile anche per il microscopio Zeiss).

All'IGG sono disponibili tutte le strutture necessarie per l'analisi completa delle FT. C'è un laboratorio dedicato alla separazione dalla roccia e concentrazione di apatiti e zirconi, e strumenti per il montaggio, pulimentazione, lucidature e attacco chimico dei minerali.

Stage per il conteggio e la misura della lunghezza delle tracce di fissione.
Stage per il conteggio e la misura della lunghezza delle tracce di fissione.
Stereomicroscopio per la selezione dei grani di apatite per la datazione U-Th/He.
Stereomicroscopio per la selezione dei grani di apatite per la datazione U-Th/He.

PERSONALE

Dott.ssa Maria Laura Balestrieri (Ricercatore CNR - Responsabile Laboratorio)
Sig. Pio Norelli (Tecnico CNR)

CONTATTI

Telefono:

055 2757531 (Laboratorio)

E-mail:

marialaura.balestrieri(at)igg.cnr.it
pio.norelli(at)igg.cnr.it

Le tracce di fissione sono danni lineari all'interno del reticolo cristallino dei minerali dovuti alla fissione spontanea del 238U. La fissione spontanea del 238U avviene ad un dato tasso descritto dalla costante di decadimento. Questo significa che quando la concentrazione di uranio è nota in un campione, la densità delle tracce spontanee (ρs = numero di tracce/cm2) in quel campione restituisce l'età del campione. ρs viene determinata contando le tracce con un microscopio ottico (a 1250x ingrandimenti). Il contenuto di uranio viene misurato irraggiando i campioni con dei neutroni termici in un reattore. I neutroni inducono la fissione del 235U presente nel campione. La densità delle tracce indotte (ρi) fornisce una misura della concentrazione di 235U nel campione. Dato che in natura il rapporto 235U/238U è una costante, si ottiene il contenuto di 238U e l'età del campione può essere calcolata. Il laboratorio tracce di fissione del IGG per l'irraggiamento si avvale della collaborazione del reattore Triga Mark II, del LENA, Università di Pavia.

PROGETTI

Negli scorsi anni il laboratorio delle tracce di fissione di IGG Ë stato coinvolto in molti progetti scientifici nazionale finanziati dal MIUR e dal Programma Nazionale di Ricerche in Antartide. Nel 2008 ha partecipato come PI italiano al progetto EUROCORES THERMOEUROPE: Coupled climatic/tectonic forcing of European topography revealed through thermochronometry.

INTERESSI SCIENTIFICI

Studio dell'evoluzione geodinamica e tettonica di ambienti estensionali (margine Nubiano, Rift Etiopico, Catena Transantartica) e in convergenza (Alpi, Appennino Settentrionale, catena a thrust della Sicilia orientale) mediante l'applicazione di metodi di termocronologia a bassa temperatura. Questi metodi permettono di quantificare l'esumazione e i tassi di denudamento nel tempo e nello spazio e danno informazioni e vincoli sull'evoluzione geomorfologica per una comprensione migliore anche delle interazioni tra clima e tettonica.

Studio detritico di tracce di fissione sulle apatiti della successione stratigrafica perforata con il Progetto Cape Roberts (McMurdo sound, Victoria Land Basin, Antarctica). E'stato identificato un picco di età giovane (< 40 Ma) composto da apatiti esotiche provenienti da distanti regioni meridionali.

Datazione dell'attività di faglie legate al rifting, Amaro Horst, Ethiopia meridionale, Balestrieri et al., 2016
Datazione dell'attività di faglie legate al rifting, Amaro Horst, Ethiopia meridionale, Balestrieri et al., 2016
Royal Society Range, Mare di Ross meridionale, Antartide, campionamento per lo studio dell'evoluzione Cenozoica della Catena Transantartica.
Royal Society Range, Mare di Ross meridionale, Antartide, campionamento per lo studio dell'evoluzione Cenozoica della Catena Transantartica.
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