Aree e Temi di Ricerca

Dipartimento di Scienze della Terra, dell'Ambiente e delle Risorse

geochimica isotopica
Geochimica isotopica
Partecipanti
Prof. Massimo D’Antonio
Prof. Paola Petrosino
Prof. Vincenzo Morra
Prof. Leone Melluso
Dr. Ciro Cucciniello
Dr. Lorenzo Fedele
Collaboratori strutturati
Dr. Ilenia Arienzo, PhD – INGV-OV, Napoli
Dr. Valeria Di Renzo, PhD – ARPAC, Napoli
Dr. Meritxell Aulinas Junca, Universitat de Barcelona, Barcellona, Spagna
Collaboratori non strutturati
Dr. Gianluca Cirillo, dottorando – DiSTAR
Dr. Carlo Pelullo, dottorando – DiSTAR
Dr. Bruna Saar de Almeida, dottoranda – DiSTAR
Dr. Federica Totaro, dottoranda – DiSTAR
Dr. Raffaella S. Iovine, PhD – GZG, Göttingen, Germania

Chemostratigrafia isotopica di campioni di tefra distali rinvenuti in un carotaggio effettuato nel bacino lacustre di San Gregorio Magno (prov. di Salerno).

La Geochimica Isotopica è il ramo della scienza che utilizza la composizione isotopica degli elementi chimici naturali per eseguire datazioni assolute di campioni di materiali geologici oppure come tracciante di processi geologici.

La Geochimica degli Isotopi Radiogenici utilizza elementi chimici generalmente ad alto numero atomico, quali lo stronzio, il neodimio e il piombo. La composizione isotopica di questi elementi chimici varia in seguito alla loro permanenza più o meno lunga in “serbatoi” della Terra, ossia porzioni diverse di mantello o di crosta. Durante tale permanenza, l’isotopo radiogenico di un elemento chimico aumenta per effetto del decadimento radioattivo di un altro elemento chimico genitore. Per esempio, lo 87Sr aumenta nel tempo a causa del decadimento radioattivo del 87Rb.

La Geochimica degli Isotopi Stabili utilizza il frazionamento tra gli isotopi di un elemento chimico generalmente a basso numero atomico, quali l’idrogeno, il boro, l’ossigeno, l’azoto e lo zolfo. Il frazionamento isotopico consiste nell’arricchimento di un isotopo più leggero rispetto a uno più pesante, o viceversa, di un dato elemento chimico nel corso di processi naturali, quali: trasformazione di minerali durante un evento metamorfico; precipitazione di minerali di neoformazione nella diagenesi o nella pedogenesi; evaporazione e condensazione di acqua; produzione di materia organica tramite fotosintesi o chemosintesi; evoluzione magmatica a sistema aperto.

geoch isot

La Geochimica Isotopica offre strumenti efficaci per indagare molti processi geologici, tra i quali: l’assimilazione di rocce crostali da parte di un magma che sta cristallizzando; il mescolamento tra magmi distinti; il mescolamento tra masse d’acqua di diversa provenienza; il mescolamento tra clasti di diversa natura nei bacini di sedimentazione. In vulcanologia, i valori di 87Sr/86Sr, 143Nd/144Nd, 206Pb/204Pb e d11B permettono di disegnare delle chemostratigrafie isotopiche che consentono, insieme alla variazione di altri parametri geochimici, di ricostruire l’evoluzione nel tempo del sistema di alimentazione magmatica di un vulcano, anche nel corso di una singola eruzione. In petrologia, i traccianti isotopici, in combinazione con i contenuti di elementi in traccia e i loro rapporti, permettono di fare modelli quantitativi per caratterizzare le regioni sorgenti del magmatismo, e ricostruire i processi di genesi ed evoluzione dei magmi nei diversi ambienti geodinamici della Terra. Combinando gli isotopi radiogenici e stabili (figura) è possibile discriminare tra processi di arricchimento di una sorgente di mantello da parte di materiale sedimentario, da processi di contaminazione crostale. Inoltre, gli isotopi stabili permettono di eseguire stime della temperatura di equilibrio di processi magmatici, metamorfici e metallogenici.

Infine, gli isotopi di diversi metalli permettono di tracciare gli effetti delle attività antropiche sull’ambiente e sull’uomo, quali: la contaminazione di una falda acquifera o un suolo da parte di acque reflue industriali o agricole; la contaminazione di un suolo da parte di aerosol contenente piombo tetraetile derivato dalle benzine; la contaminazione di tessuti umani da parte di metalli tossici come Pb, Cr e Cd. In campo agro-alimentare, gli isotopi radiogenici sono utilizzati da pochi anni come traccianti che mettono in relazione diversi cibi e bevande (formaggi, ortaggi, vino, olio) al territorio dove vengono prodotte le materie prime, allo scopo di evidenziare possibili frodi alimentari
 
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