La geochimica isotopica studia la distribuzione degli isotopi radiogenici e degli isotopi stabili nel Sistema Terra. Gli isotopi sono atomi appartenenti allo stesso elemento, con uguale numero di protoni e uguali proprietà chimiche ma che possiedono un diverso numero di neutroni. Le analisi isotopiche sono un potente strumento di indagine che trova ampie applicazioni, sia nelle Geoscienze (Geochimica, Petrologia, Vulcanologia, Geologia del Sedimentario, etc.), sia in ambiti ad esse affini (Geochimica Ambientale, Paleoclimatologia, Archeometria, Archeologia, Scienze Forensi, ecc.).
Attraverso la determinazione della composizione isotopica di alcuni elementi chimici (Sr, Nd, Pb, Li, B, O, N, C, H etc.) è possibile, ad esempio:
- determinare l’età assoluta di una roccia;
- definire i processi evolutivi dei sistemi magmatici attivi e non, discriminando tra processi evolutivi a sistema chiuso e aperto, e studiare le serie evolutive e i magmi parentali coinvolti;
- identificare i processi di ricarica dei serbatoi magmatici superficiali e definire le caratteristiche chimiche degli end-members coinvolti nei processi di mescolamento che avvengono nei sistemi di alimentazione magmatica dei vulcani;
- ricostruire la durata e l’entità degli eventi climatici del passato (glaciazioni e periodi inter-glaciali);
- correlare depositi distali con gli equivalenti prossimali, consentendo di ottenere informazioni utili sulla distribuzione dei prodotti vulcanici al fine di elaborare mappe di pericolosità vulcanica;
- riconoscere i contributi dei fluidi marini, meteorici, magmatici nei processi geotermici avvenuti e/o in corso nel sottosuolo;
- ipotizzare il tipo di dieta di animali fossili, incluso l’Uomo;
- ricostruire i movimenti migratori delle popolazioni antiche;
- stabilire la provenienza del materiale utilizzato per manufatti ceramici ritrovati in siti archeologici;
- caratterizzare un giacimento minerario che contiene fasi mineralogiche di interesse economico;
- definire l’estensione dei processi di alterazione delle rocce superficiali fino alla formazione dei suoli, e i livelli di inquinamento ambientale;
- utilizzare gli isotopi come indicatori di origine geografica degli alimenti.
Responsabile
Dott.ssa Ilenia Arienzo, Ricercatore
e-mail: ilenia.arienzo@ingv.it
Tel: +39 081 6108441
Laboratorio di Chimica Fine
Nel laboratorio di chimica fine si preparano i campioni (es. minerali, rocce, suoli, piante, acque, materiale archeologico) per isolare l’elemento chimico del quale si vuole analizzare la composizione isotopica.
Strumentazione
Il laboratorio è dotato di un’unità di trattamento aria che assicura un’atmosfera con un basso tenore di particolato (polveri sottili).
È dotato di cappe aspiranti e a flusso laminare dove vengono effettuate le operazioni di dissoluzione e separazione cromatografica di Sr, Nd, Li e Mg.
Il sistema di trattamento aria, l’uso delle cappe con filtri HEPA, l’uso di acqua e reagenti chimici di elevato grado di purezza consentono di ridurre al minimo la contaminazione dei campioni in esame.
I campioni da analizzare vengono pesati e dissolti mediante una serie di attacchi con acidi sovrapuri. Dalla soluzione ottenuta viene isolato, mediante tecniche di separazione cromatografica in fase liquida su colonna, l’elemento di cui si vuole analizzare la composizione isotopica. La soluzione acida contenente l’elemento chimico di interesse viene raccolta in beakers di teflon e fatta essiccare su una piastra riscaldante all’interno della cappa aspirante. Il composto contenente l’elemento chimico viene introdotto nello spettrometro di massa per la determinazione della composizione isotopica.
Laboratorio di Spettrometria di Massa
Nel lavoratorio di Spettometria viene effettuata la determinazione della composizione isotopica di un composto.
Strumentazione
Il laboratorio è dotato di uno uno spettrometro di massa ThermoFinnigan Triton TI®, dotato 7 collettori di Faraday che consente di determinare la composizione isotopica di elementi chimici selezionati (Sr, Nd, Li, Mg).
Lo spettrometro possiede:
- una torretta portacampioni con 21 posizioni,
- un sistema che consente la “rotazione virtuale” degli amplificatori su ciascun collettore di Faraday,
- un sistema di lenti elettromagnetiche (Zoom Optics) per assicurare la massima sovrapposizione dei picchi durante le analisi.
