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Complesso Universitario
di Monte Sant'Angelo (Ed. 10)
Via Vicinale Cupa Cintia 21
Via Vicinale Cupa Cintia 21
80126 NAPOLI
+39 81 2532146
Laboratorio V_ModeL – Virtual MODEling Laboratory
Inclusioni fluide e silicatiche nei minerali
RADRL: Dott.ssa Manuela Rossi
Preposto: Prof. Annamaria Lima
Stanza: Edificio 10 - L3 3.05
In questo laboratorio si studiano le inclusioni fluide (IF) e le inclusioni silicatiche (MI) presenti nei minerali che formano le rocce.
Le inclusioni fluide (IF) sono cavità isolate di dimensioni per lo più micrometriche, riempite di fluido(i) ± solidi, e vengono intrappolate nei minerali in seguito a meccanismi di accrescimento, precipitazione e/o dissoluzione; sono l'unica testimonianza diretta di fluidi che, in epoche geologiche più o meno recenti, sono entrati in contatto ed hanno reagito con le rocce. Contribuiscono, dunque alla comprensione di sistemi diagenetici, all’evoluzione sotterranea dei fluidi, allo studio della formazione dei giacimenti minerari, allo studio della migrazione del petrolio e alla ricostruzione di evoluzione termica, tettonica e stratigrafica di un sistema subvulcanico.
Le inclusioni silicatiche/magmatiche (MI) differiscono dalle IF in quanto le cavità che si formano nei cristalli sono riempite da un fuso magmatico o silicatico. Le goccioline di magma che vengono intrappolate durante i processi di cristallizzazione possono fornire preziose informazioni per studi petrogenetici, magmatologici, vulcanologici e idrotermali. Recentemente, grazie allo sviluppo di tecniche analitiche sempre più sofisticate (microsonda ionica, Raman, LA-ICP-MS), che consentono la determinazione di elementi in traccia e degli isotopi stabili e radiogenici anche su porzioni di materia infinitamente piccole, lo studio delle MI ha conosciuto un notevole progresso. Dal momento che le MI non degassano durante le eruzioni e rappresentano un sistema chiuso, in ricerche vulcanologiche vengono utilizzate come valido strumento per la determinazione delle concentrazioni dei volatili nei magmi in condizioni pre-eruttive.
A) Cristallo di quarzo contenente FI. Le “nuvole” scure in alto a destra sono aggregati di migliaia di inclusioni, alcune delle quali sono state intrappolate durante la formazione del quarzo mentre altre durante eventi successivi. B) Inclusioni fluide in cristallo di quarzo. C) Inclusioni fluide con "cristalli figli".
STRUMENTAZIONE
- 2 Microscopi ZEISS Axioskop a luce trasmessa e riflessa per campioni bidimensionali
- 3 Microscopi Leitz a luce trasmessa e riflessa per campioni bidimensionali
- 2 Microscopi binoculari (stereomicroscopi)
- Linkam 600 Heating and cooling stage
- Linkam 1350 Heating stage
- Linkam 1400XY High T stage
Attrezzatura completa per la preparazione dei campioni:
- bagno per lavaggio a ultrasuoni
- taglierina Isomet
- lappatrici manuali
Microscopio Axioskop; Linkam 1400 XY High T stage. Software per l' acquisizione immagini e filmati.
Stereomicroscopio per la selezione dei cristalli; microscopio Axioskop con Linkam 600 heating e cooling stage.
Stereomicroscopio per la selezione dei cristalli; microscopio Axioskop con Linkam 600 heating e cooling stage.
Collaborazioni:
- M. L. Frezzotti, Università di Milano Bicocca, Italia.
- Rosario Esposito, Earth, Planetary and Space Sciences, UCLA, Los Angeles, CA USA
- Dr H. E. Belkin, Dr R. A. Ayuso, Dr I. M. Chou, Dr N. Foley, U. S. Geological Survey, Reston, VA, USA.
- R. A. Bodnar, Prof. R. Tracy, Prof. E. Gazel, Virginia Polytechnic Institute & State University (Virginia Tech), Blacksburg, VA, USA.
- F. J. Spera, University of California at Santa Barbara, Santa Barbara, CA, USA.
- L. V. Danyushevsky, Prof. D. Kamenetsky, University of Tasmania, Hobart, Australia.
- C. Szabo, Dr K. Torok, Eotvos University, Budapest, Ungheria.
- W. Lu, University of Geosciences at Wuhan, Cina
- H.S. Pandalai, Indian Institute of Technology Bombay, India
- P. Minieri, International Gemological Institute, Anversa
- A. Vergara, Dipartimento di Scienze Chimiche, Università di Napoli Federico II
Pubblicazioni scientifiche selezionate:
- ESPOSITO, R., BADESCU, K., STEELE-MACINNIS, M.J., CANNATELLI, C., DE VIVO, B., LIMA, A., BODNAR, R.J. AND MANNING, C.E., 2018. Evolution of major and trace elements and volatile contents of magmas in the Campi Flegrei and Procida volcanic fields, Italy, during the past 18 ka. Earth-Science Reviews.
- LIMA A., ESPOSITO R. and DE VIVO B. (2017). Fluid and melt inclusions from subvolcanic to surface environment in the Campi Flegrei (Napoli, Italy) active volcanic system. Geol Soc. India.
- ESPOSITO, R., LAMADRID, H.M., REDI, D., STEELE-MACINNIS, M., BODNAR, R.J., MANNING, C.E., DE VIVO, B., CANNATELLI, C. AND LIMA, A., 2016. Detection of liquid H2O in vapor bubbles in reheated melt inclusions: Implications for magmatic fluid composition and volatile budgets of magmas? American Mineralogist, 101(7): 1691-1695.
- CANNATELLI, C., DOHERTY, A., ESPOSITO, R., LIMA, A., AND DE VIVO, B. (2016) Understanding a volcano through a droplet: A melt inclusion approach. J. Geoch. Explor. 171, 4-19.
- KLEBESZ R., ESPOSITO R., DE VIVO B. and BODNAR R. J., 2015. Further constraints on the origin of nodules from the Sarno (Pomici di Base) eruption of Mt. Somma-Vesuvius (Italy) based on reheated silicate-melt inclusions and clinopyroxene composition. Mineral., 100, http://dx.doi.org/10.2138/am-2015-4958
- WEBSTER J. D., GOLDOFF B., SINTONI M. F., SHIMIZU N. and DE VIVO B., 2014. C-O-H-S-Cl-F volatile solubilities, partitioning, and mixing properties in phonolitic-trachytic melts and aqueous-carbonic vapor ± saline liquid at 200 MPa. J. Petrol., 55 (11), 2217-2248. Doi: 10.1093/petrology/egu055.
- Esposito, R., Hunter, J., Schiffbauer, J., Shimizu, N. and Bodnar, R.J., 2014. An assessment of the reliability of melt inclusions as recorders of the pre-eruptive volatile content of magmas. American Mineralogist.
- De Vivo B. and Rolandi G., 2013. Vesuvius: volcanic hazard and Civil Defense. Fis. Acc. Lincei, 24, 39-45. Doi: 10.1007/s12210-012-0212-2.
- DOHERTY A. L., BODNAR R. J., DE VIVO B., BOHRSON W. A., BELKIN H. E., MESSINA A. and TRACY R. J., 2012. Bulk rock composition and geochemistry of olivine-hosted melt inclusions in the Grey Porri Tuff and selected lavas of the Monte Porri volcano, Salina, Aeolian Islands, southern Italy. Eur. J. Geosciences, 4(2), 338-355. Doi: 10.2478/s 13533-011-0066-7.
- KLÉBESZ R., BODNAR R. J., DE VIVO B., TÖRÖK, K., LIMA A. and PETROSINO, P., 2012. Composition and origin of nodules from the ~ 20 ka Pomici di Base (PB)-Sarno eruption of Mt. Somma - Vesuvius, Italy. Eur. J. Geosciences, 4(2), 324-337. Doi: 10.2478/s13633-011-0059-6.
- ESPOSITO R., BODNAR R. J, DANYUSHEVSKY L. V., DE VIVO B., FEDELE L.,HUNTER J., LIMA A. AND SHIMIZU. N., 2011. Volatiles evolution of magma associated with the Solchiaro eruption in the Phlegrean Volcanic District (Italy). Petrol., 52 (12), 2431-2460. Doi: 10.1093/petrology/egr051.
- LIMA A., DE VIVO B., SPERA F. J., BODNAR R. J., MILIA A., NUNZIATA C., BELKIN H. E. and CANNATELLI C., 2009. Thermodynamic model for the uplift and deflation episodes (bradyseism) associated with magmatic-hydrothermal activity at the Campi Flegrei active volcanic center (Italy). Earth Science Review, 97, 44-58. Doi: 10.1016/j.earscirev.2009.10.001.
- WEBSTER J. D., SINTONI M. F. and DE VIVO B., 2009. The partitioning behavior of Cl, S, and H2O in aqueous vapor- ± hypersaline-liquid saturated phonolitic and trachytic melts at 200 Mpa. Chemical Geology, 263, 19-36. Doi:10.1016/j.chemgeo.2008.10.017.
Osservatorio Meteorologico
RADRL: Prof. Nicola Scafetta
Preposto: Dott. Raffaele Viola
Ricercatori strutturati afferenti alla tematica di ricerca: Prof. Nicola Scafetta, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Collaboratori esterni: Prof. Adriano Mazzarella, Ing. Alberto Fortelli
L’Osservatorio Meteorologico dell’Università di Napoli Federico II è annesso al Dipartimento di Scienze della Terra, dell’Ambiente e delle Risorse e ha sede storica a Napoli centro, in Largo S. Marcellino,10, la precedente sede del DiSTAR. Fu istituito con decreto dittatoriale di Giuseppe Garibaldi, il 29 ottobre 1860, su richiesta del Prof. Luigi Palmieri, titolare della prima cattedra di Meteorologia nell’Italia unita. L’Osservatorio Meteorologico di S. Marcellino rappresenta, perciò, la massima istituzione per quanto riguarda la conoscenza delle vicende meteorologiche della città di Napoli. I dati meteo sono attualmente rilevati da tre centraline automatiche site sulla torretta dell’edificio di S. Marcellino (lat. 40°50’ 48” N; long. 14°15’31” E; quota 50 m slm). Le stazioni gestiscono i seguenti sensori meteo: temperatura dell’aria (°C); pressione atmosferica (hPa) (normalizzata a livello del mare); umidità relativa (%); velocità del vento (m/s); direzione del vento (°Nord); precipitazione (mm); radiazione solare globale e diretta (W/m2); indice UV (0-11).
L’Osservatorio Meteorologico con la sua sede storica arricchita da una sezione museale fornisce un valore aggiunto e didattico per i corsi di Meteorologia, Climatologia ed Oceanografia tenuti dal Prof. Nicola Scafetta, alla Ricerca e ad attività Conto Terzi.
Viene pubblicato ogni anno un Bollettino Meteorologico sul Rendiconto dell’Accademia delle Scienze Fisiche e Matematiche della Società Nazionale di Scienze Lettere e Arti in Napoli
Microscopia Elettronica a Scansione (SEM)
RADRL: Prof. Paola Petrosino
Preposto: DR. Roberto De Gennaro
Nel laboratorio di microscopia elettronica a scansione (SEM) sono allocati due microscopi: un Jeol modello JSM5310 ed uno ZEISS modello Merlin VP. I due microscopi elettronici permettono di ottenere immagini a forti ingrandimenti di campioni inorganici tal quale ed organici, previo opportuna operazione di fissaggio, con risoluzioni fino a 3.5 nm. Normalmente le immagini vengono acquisite in formato digitale.
Il SEM Jeol JSM5310, installato nel 1998, consente di ottenere sia immagine tridimensionali tramite l’utilizzo di un rilevatore per elettroni secondari, che immagini topografiche e composizionali tramite BSE. Inoltre, è equipaggiato con un rivelatore EDS del tipo X-Stream Inca della Oxford che permette di ottenere analisi puntuali qualitative su campioni contenenti elementi leggeri a partire dal F. È possibile, altresì, ottenere analisi puntuali quantitative degli stessi elementi previa opportuna strandardizzazione su campioni perfettamente lisciati (inglobati e/o sezioni sottili).
L' FESEM modello Merlin VP della ZEISS, di recentissima acquisizione (2017) è dotato di una camera Gemini II molto ampia, che ospita campioni di dimensioni fino a 15 cm, e la sua particolarità è quella di lavorare non solo con la camera in condizioni di alto vuoto ma anche in condizioni di pressione variabile (fino a 750 Pa). Questo tipo di SEM, inoltre, consente di raggiungere un milione di ingrandimenti. Esso è equipaggiato con un rivelatore “inlens” di elettroni retrodiffusi e secondari, un rilevatore di elettroni secondari classico, un rilevatore BSE ed un rilevatore di elettroni secondari a pressione variabile. Inoltre, è collegato ad una microanalisi in dispersione di energia con un rivelatore X-Max della Oxford, nonché ad uno spettrometro WDS Wave della Oxford dotato di 4 cristalli analizzatori. La combinazione tra EDS e WDS consente l'analisi di elementi a partire dal boro. Software dedicati consentono di ottenere mappe di distribuzione degli elementi di base per l'acquisizione automatica della composizione mineralogica del campione.
Il vero vantaggio della possibilità di operare a pressione variabile offerto dal FESEM è quello di fornire informazioni morfoscopiche e chimiche della superficie di un campione tal quale, consentendo analisi non invasive e assolutamente non distruttive, il che lo rende strumento di elezione per le applicazioni della microscopia elettronica ai beni culturali e alla geologia forense.
Di corredo ai SEM, per la preparazione campioni, il laboratorio è dotato di un metallizzatore ad Au (Agar Auto Sputter Coater) e uno a grafite (Agar Auto Carbon Coater).
Il laboratorio SEM è utilizzato per didattica, ricerca e conto terzi da utenti del DiSTAR, dell'Univesità Federico II, di altre Università e di altri Enti di ricerca che operano nel campo delle Scienze della Terra, delle Scienze Fisiche e Chimiche, dei Beni Culturali e delle Scienze Agrarie ed Ambientali.
Il laboratorio SEM è, inoltre, accreditato presso l'INAIL - Istituto Superiore di Sanità per l'analisi di amianto sia in massa che come fibre aerodisperse.
Figura 2. Immagine in backscattering di una sezione sottile di roccia contenente un cristallo di mica (a) con in relativo spettro EDS (b).
Figura 3. Osservazione in SE di fibre di tipo asbestiforme (crocidolite) su filtri in policarbonato a 2000x, scala dell’analisi prevista dal Decreto Ministeriale 6.9.1994 e smi (a), e a 7500x (b).
Figura 1. Microscopio elettronico a scansione (SEM) di tipo field emission Merlin VP.
Geofisica Applicata 1
RADRL: Prof.ssa Rosa Di Maio
Preposto: Dr. Mauro La Manna
Stanza: Edificio L3. 3-07
Descrizione delle attività
Il Laboratorio di Geofisica Applicata 1 si avvale di una dotazione strumentale per la caratterizzazione delle proprietà fisiche dei materiali terrestri attraverso la determinazione di parametri di tipo elettrico, elastico e termico, nonché delle loro variazioni al variare delle diverse proprietà fisico-strutturali dei materiali esaminati, quali porosità, fratturazione, grado di saturazione, umidità, etc.
In particolare, nel laboratorio si caratterizzano campioni di roccia, di suolo e di materiale da costruzione attraverso la determinazione dei seguenti parametri fisici: resistività elettrica, caricabilità, polarizzazione spontanea, velocità delle onde elastiche, temperatura. Le misure dei parametri elettrici ed elastici sono generalmente effettuate al variare del contenuto d'acqua, per la costruzione di curve caratteristiche dei parametri esaminati in funzione del grado di saturazione dei campioni o in funzione della specie e percentuale di elementi contaminanti del fluido utilizzato per la saturazione.
Le misure di microgeofisica su provini simulanti materiali murari sono generalmente realizzate mediante indagini 2D o 3D, per l'individuazione delle variazioni dei parametri resistività, potenziale spontaneo e velocità delle onde sismiche, e attraverso rilievi di termografia all'infrarosso termico, per la determinazione delle variazioni di temperatura della superficie dell'oggetto d'indagine. La definizione di tali variazioni consente di caratterizzare, attraverso opportuni processi di modellizzazione dei dati acquisiti, le cause endogene di degrado dei materiali (i.e. porosità, fessurazione, delaminazione, umidità, etc) in termini di profondità, geometria e natura delle sorgenti di anomalia.
Strumentazione in dotazione presso il Laboratorio:
- Georesistivimetro STING R1 IP (Advanced Geosciences, Inc.)
- Multimeter/Switch System KEITHLEY 2700 con scheda Multiplexer 20 Channels
- Generatore di tensione HP 6920B
- Voltmetro digitale MULTIMETER HP 34401A ad alta precisione (1mV) e risoluzione (0.0001%)
- Amperometro FLUKE 8840A ad alta precisione (1 mA) e risoluzione (0.005%)
- Generatore di impulsi ultrasonici CONTROLS E46
- Trasduttori con frequenza centrale di risonanza di 54 kHz e 150 kHz
- Oscilloscopio analogico HAMEG INSTRUMENTS HM 2005
- Convertitore analogico/digitale ad alta velocità PICO ADC-200
- Bilancia di precisione
- Forno per essiccamento campioni
- Campana di vetro per vuoto
- Pompa per vuoto
- Sistema per tomografie geoelettriche multielettrodo (con elettrodi ECG) per misure microgeofisiche
- Provini simulanti strutture architettoniche con difetti
Ricerca e didattica
Le prove messe a punto all’interno del laboratorio sono orientate allo sviluppo della ricerca in diversi campi della geofisica e della geologia applicata e servono in particolare allo studio dei fenomeni franosi e all’analisi della stabilità dei versanti, alla caratterizzazione degli acquiferi attraverso la definizione di relazioni funzionali tra parametri geofisici e idrogeologici, allo studio dei fenomeni di inquinamento di suoli e falde attraverso la definizione di relazioni funzionali tra parametri geofisici e natura e concentrazione di elementi inquinanti e all’individuazione delle cause endogene di degrado di strutture architettoniche di interesse ingegneristico e/o dei Beni Culturali.
Il laboratorio è anche utilizzato per le esercitazioni pratiche degli insegnamenti di Geofisica Applicata ed Esplorazione Geofisica con Metodi Elettromagnetici, e per lo svolgimento di attività di orientamento per studenti delle scuole superiori e di attività sperimentali relative allo sviluppo di Tesi di Laurea (triennali/magistrali) in Scienze Geologiche e di Tesi di Dottorato in Scienze della Terra, dell'Ambiente e delle Risorse.
Fase di depressurizzazione dei campioni (a) e di saturazione per risalita capillare (b).
Strumentazione per effettuare le misure di resistività (a) e di velocità delle onde P (b). (c) Forno per l'essiccamento dei campioni durante il ciclo di misurazioni.
