Capitolo 5 METODI ANALITICI

METODI ANALITICI

5.1 CAMPIONAMENTO

Il presente lavoro di tesi riguarda l’eruzione del 1888-1890 ed in particolare la fase finale della stessa (definita anche “fase delle bombe a crosta di pane”): per questo motivo dopo un attenta osservazione dell’area sommitale è stato fatto un campionamento volto a raccogliere l’intero spettro dei prodotti ti tale fase (almeno da un punto di vista macroscopico).

In particolare sono stati riconosciuti 3 tipi di prodotti di origine juvenile:

• bombe con interno pomiceo sia a crosta fine che spessa (bombe a crosta di pane, BCB)

• bombe dense angolose di colore grigio scuro – nero (blocchi);

• bombe ad aspetto scoriaceo (vescicolare e scure) non molto abbondanti (bombe scoriacee) Gli oggetti appena descritti contengono numerosi inclusi di vario genere: tra questi quelli decisamente più abbondanti e di maggior dimensioni (fino a 20 cm) sono inclusi olocristallini di colore grigio-scuro tendenti a volte al rossiccio-vinato classificati da Mercalli (1891) come “doleriti”. Così, inizialmente, in questo lavoro tali oggetti verranno chiamati “inclusi doleritici” per distinguerli dagli altri che saranno chiamati “inclusi generici”.

5.2 SCELTA DELLE SIGLE DEI CAMPIONI

Dopo il lavaggio in laboratorio, le tre tipologie di bombe sono state etichettate nel modo seguente: P1-9 (bombe a crosta di pane), D1-8 (blocchi), S1-5 (bombe scoriacee) e poi sono stati selezionati due inclusi doleritici di dimensioni maggiori di 5 cm (I1, incluso in una bomba a crosta di pane; I2 incluso in un blocco). In un fase successiva del lavoro sono stati

poi selezionati altri due inclusi doleritici: I(D3) e I(D4), inclusi rispettivamente nei blocchi D3 e D4.

5.3 TAGLIO DEI CAMPIONI PER SLAB

I campioni a mano sono stati poi fotografati con macchina digitale e quindi sono stati tagliati, lucidati con polveri abrasive e ricoperti con spray lucidante per ottenere superfici facilmente osservabili e scannerizzabili per una migliore osservazione macroscopica (slab).

5.4 STUDIO PETROGRAFICO

5.2.

1

ANALISI AL MICROSCOPIO OTTICO

Sono stati selezionati 21 campioni per la realizzazione di sezioni sottili. Le sezioni ottenute sono state osservate al microscopio da petrografia e per ogni sezione è stata fatta una descrizione accurata delle fasi presenti e della loro tessitura corredata da fotografie effettuate con fotocamera digitale connessa al microscopio.

Sono state anche osservate al microscopio da petrografia 12 sezioni sottili di lapilli appartenenti agli strati “pre-bombe a crosta di pane” per un confronto con i prodotti della parte finale (campionatura appartenente a tesi di laurea specialistica di Bianchi Letizia, 2008; la descrizione di tali oggetti è riportata in Appendice 3).

5.2.

1

ANALISI AL MICROSCOPIO ELETTRONICO A SCANSIONE

Il SEM è stato utilizzato al fine di completare la petrografia delle rocce studiate, permettendo di valutare la composizione delle fasi più importanti dei campioni analizzati, per lo studio dei vetri residuali e per una migliore osservazione di eventuali tessiture e morfologie interessanti. Sono state scelte 5 sezioni sottili di campioni studiati (I1, D3, D4, D6 e P7), sono state lucidate e poi metallizzate con un film di carbonio.

Il campione I1 è stato scelto come esempio degli inclusi studiati: sono stati analizzati i fenocristalli, i vetri interstiziali e i vetri nelle vescicole. I campioni D3 e D4 sono esempi dei 2 diversi tipi di contatto osservati tra gli inclusi e i blocchi: sono stati studiati i fenocristalli e i vetri di entrambe le porzioni e le particolarità del contatto. Il campione P7 è stato scelto come esempio delle bombe a crosta di pane studiate: anche in questo caso sono state fatte le composizioni dei vetri interstiziali e delle fasi principali. Infine è stato scelto anche il campione D6, ritenuto interessante in quanto sia durante l’osservazione macroscopica che

petrografica presentava una certa bandatura cromatica: sono stai studiati anche in questo caso fenocristalli e vetri interstiziali.

Sono state osservate al SEM anche due sezioni appartenenti alla campionatura di Letizia Bianchi (2008) (IUV1B e IUV6B), per uno studio e un confronto della composizione dei vetri e dei fenocristalli con quella dei campioni studiati in questa tesi.

Presso il Dipartimento di Scienze della Terra dell’ Università di Pisa è presente un sistema a dispersione di energia EDAX PV 9900 montato su di un Microscopio Elettronico a Scansione Philips XL 30. Il Software utilizzato (EDAX DX4 2.11, 1996) permette di eseguire determinazioni microanalitiche senza la necessità si standards esterni di riferimento, con una conseguente maggiore rapidità rispetto a metodologie classiche. E’ tuttavia necessaria la normalizzazione delle analisi ad un valore fisso (solitamente a 100). La metodologia impiegata, che prevede il riporto delle analisi a un numero fisso, permette di determinare i rapporti tra le concentrazioni degli elementi ma non il loro valore assoluto (Leoni et al., 1989). La raccolta delle intensità è stata effettuata nelle seguenti condizioni strumentali: tensione di accelerazione: 20 kV; angolo di tilt: 0°; angolo di take-off: 35,16°; distanza di lavoro: 10 mm; diametro del fascio elettronico: 0,5 _m; tempo di misura: 100”; conteggi per secondo: ~2300; spessore della finestra: 0,3 _m. Gli errori medi percentuali variano tra il 2% e il 4% per concentrazioni assolute di circa il 3% e tra lo 0,5% e il 2% per concentrazioni assolute superiori al 10%.

5.6 ANALISI CHIMICHE DEGLI ELEMENTI MAGGIORI

19 dei 24 campioni studiati sono selezionati per analisi XRF (analisi in fluorescenza a raggi X) presso il Dipartimento di Scienze delle Terra dell’Università di Pisa.

E’ stata determinata la concentrazione degli elementi maggiori (SiO2, TiO2, Al2O3, FeOtot,

MnO, MgO, CaO, Na2O, K2O, P2O5) nei campioni preparati secondo la tecnica della fusione:

questo metodo di analisi è estremamente vantaggioso in quanto elimina gli effetti di natura mineralogica e granulometrica e, mediante la diluizione operata con l’aggiunta di fondente, riduce notevolmente gli effetti di assorbimento (Tamponi et al., 2002). Le perle di fusione sono state preparate secondo la seguente metodologia (Tamponi et al., 2002): il campione sotto forma di polvere viene dapprima calcinato a 1000°C per un’ora; si prepara quindi in un crogiolo di platino una miscela di 0,875 g di polvere e 6,125 g di fondente (tetraborato di Litio, Li2B4O7) a cui sono aggiunte due gocce di antibagnante. Il crogiolo viene montato su

una Perlatrice Claisse FLUXER BIS! e sottoposto a una sequenza automatica di fusione che consiste nel riscaldamento della miscela a 1000°C per 15 minuti, colata del fuso in un piattino di Platino e raffreddamento; il disco così ottenuto è pronto per l’analisi.

5.7 ANALISI CHIMICHE DEGLI ELEMENTI IN TRACCIA

L’ICP-MS può essere essenzialmente descritto come un sistema nel quale un campione acquoso viene introdotto, sotto forma di aerosol, in un ambiente ad altissima temperatura mantenuto in un’atmosfera gassosa inerte (Plasma). In tale ambiente, una significativa frazione degli elementi contenuti nel campione si ionizza perdendo uno o più degli elettroni dei loro atomi. Il gas ionizzato viene quindi portato in un sistema sotto vuoto in cui gli ioni vengono separati in base al loro rapporto massa/carica attraverso un filtro di massa. Gli ioni separati e trasmessi vengono contati in un rivelatore. Il numero di ioni contati è proporzionale alla concentrazione di quell’elemento nel campione.

Sono stati analizzati 5 campioni appartenenti alla campionatura di questa tesi [P1, S5, D7, I1, I(D4)], 4 campioni appartenenti alla campionatura di Letizia Bianchi (2008) (1S, IUV-2S, IUV-3S, IUV-6C) e 1 campione di piroclastite latitica dell’unità pre-Pietre Cotte, appartenente alla campionatura della tesi di laurea di Matteo Roverato (2008).

L’iter di dissoluzione dei campione è stato quello comunemente utilizzato nel laboratorio ICP-MS del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Pisa:

Pesata di 50 g di polvere di campione (circa)

Trasferimento del campione in contenitori di PFA da 30 ml

Aggiunta di 1 ml di HNO3 conc. + 4 ml di HF conc. e messa in bagno ad ultrasuoni per

qualche minuto

Posizionamento dei contenitori aperti su piastra riscaldante lasciando evaporare a T=120° fino a secchezza incipiente

Nuova aggiunta di 1 ml di HNO3 conc. + 4 ml di HF conc. e nuova messa in bagno ad

ultrasuoni per qualche minuto

Posizionamento dei contenitori chiusi su piastra riscaldante lasciando reagire a T=120° per circa 24 h

Apertura dei contenitori, aggiunta di 1 ml di HNO3 conc. e posizionamento dei contenitori

Aggiunta di 2 ml di HNO3 conc. e posizionamento dei contenitori aperti su piastra

riscaldante lasciando evaporare a T=120° fino a secchezza incipiente

Aggiunta di 3 ml di HNO3 diluito al 33% vol/vol. Chiusura dei contenitori e

posizionamento dei contenitori chiusi su piastra riscaldante a T=120° per circa 12 h

Aggiunta di 103Rh, 187Re, 209Bi come standard interni

Trasferimento della soluzione in matracci tarati in polipropilene da 50 ml portandoli a volume con H2O

5.8 RIEPILOGO CAPITOLO

Campionatura

• Bombe a crosta di pane

• Bombe Scoriacee

• Blocchi

• Inclusi doleritici (descritti da Mercalli, 1891)

Studio macroscopico

Studio petrografico

Analisi XRF