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PROGRAMMA DI RICERCA
italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
- 1 - Studi sperimentali su materiali geologici alle alte pressioni e temperature: applicazioni alla comprensione del sistema Terra
- 2 - Complessità composizionale e strutturale dei minerali (cristallochimica, microstrutture, modularità, modulazioni): analisi ed applicazioni.
- 3 - Termocronologia e modellazione termica in catene collisionali: il sito-campione della galleria del Sempione
- 4 - Cinetiche di cristallizzazione e scale temporali dei processi magmatici come testimoniati dalle tessiture delle rocce vulcaniche
Classificazione scientifico-disciplinare
- Area scientifico disciplinare: Scienze della terra
Classificazione brevettuale
- CHEMISTRY; METALLURGY
- CRYSTAL GROWTH (separation by crystallisation in general B01D9/00)
- SINGLE-CRYSTAL-GROWTH (by using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds B01J3/06); UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL (zone-refining of metals or alloys C22B); PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE (casting of metals, casting of other substances by the same processes or devices B22D; working of plastics B29; modifying the physical structure of metals or alloys C21D, C22F); SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE (for producing semiconductor devices or parts thereof H01L); APPARATUS THEREFOR
- CRYSTAL GROWTH (separation by crystallisation in general B01D9/00)
- PHYSICS
- OPTICS (making optical elements or apparatus B24B, B29D11/00, C03, or other appropriate subclasses or classes; materials per se, see the relevant places, e.g. C03B, C03C)
- DEVICES OR ARRANGEMENTS, THE OPTICAL OPERATION OF WHICH IS MODIFIED BY CHANGING THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIUM OF THE DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF THE INTENSITY, COLOUR, PHASE, POLARISATION OR DIRECTION OF LIGHT, e.g. SWITCHING, GATING, MODULATING OR DEMODULATING; TECHNIQUES OR PROCEDURES FOR THE OPERATION THEREOF; FREQUENCY-CHANGING; NON-LINEAR OPTICS; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS (optical transfer means between sensing member and indicating or recording part in connection with measuring G01D5/26; devices in which mathematical operations are carried out with optical elements G06E3/00 [N: A]; electrical signal transmission systems using optical means to convert the input signal G08C19/36; information-recording by electric or magnetic means and reproducing by sensing optical properties G11B11/00; static stores using optical elements G11C13/04; transmission systems employing electromagnetic waves other than radio waves, e.g. light, infra-red radiation, H04B10/00; optical multiplex systems H04J14/00; pictorial communication, e.g. television H04N)
- OPTICS (making optical elements or apparatus B24B, B29D11/00, C03, or other appropriate subclasses or classes; materials per se, see the relevant places, e.g. C03B, C03C)
Classificazione geografica
- Regione: Lombardia
Parole Chiave
NAKHLITI, STORIA TERMICA, PIROSSENO, TEMPERATURA DI CHIUSURA, ACQUA IN NAMSMeteoriti marziane (nakhliti): storia termica e contenuto in acqua del pirosseno. Confronto con analoghi terrestri
Università degli Studi di PaviaAbstract
Il progetto di ricerca si propone di caratterizzare la storia termica di un gruppo di meteoriti marziane, le nakhliti, sulla base di una dettagliata analisi del minerale augite, loro principale costituente. L’analisi riguarderà, da un lato, la misura del grado di ordinamento cationico e da questo delle temperature di chiusura del processo di scambio Fe-Mg e, dall’altro, la misura del contenuto di acqua nella struttura cristallina del pirosseno in esame. Su queste basi verranno poi discusse le implicazioni petrologico/geochimiche riguardanti l’evoluzione di queste rocce marziane.Il progetto si basa su una stretta collaborazione fra ricercatori con competenze differenti, nei campi della mineralogia, della cristallografia e della petrologia, ma tutti con esperienza nello studio delle meteoriti. I proponenti, pur se appartenenti a sedi diverse (Università di Pavia, CNR – sede di Padova) convergono in questa occasione in un’unica Unità Operativa con sede a Pavia.
Lo studio riguarderà sei campioni di nakhlite, in particolare NWA817, Y000593, Nakhla, Governador Valadares, Lafayette, NWA998, che si aggiungeranno a MIL 03346 preliminarmente caratterizzato al fine di verificare la fattibilità del progetto.
Una parte della ricerca riguarderà la misura delle temperature di chiusura (Tc) relative alla reazione di scambio Fe2+-Mg nell’augite. Una misura corretta del grado d’ordine del pirosseno richiede una quanto più precisa ed accurata determinazione della distribuzione cationica nei siti strutturali; a tal fine sarà quindi intrapresa su ogni campione un’approfondita indagine cristallochimica. Ciò sarà realizzato sulla base di (i) analisi strutturali da dati di diffrazione X di più cristalli di pirosseno dello stesso campione, al fine anche di verificarne l’omogeneità, e (ii) analisi chimica in microsonda elettronica (EMPA) sugli stessi cristalli utilizzati per l’analisi diffrattometrica. Quando possibile verrà eseguita anche l’analisi Mössbauer su cristallo singolo presso il Bayerisches Geoinstitut di Bayreuth per verificare l’esatto rapporto Fe3+/Fetot del campione. Dal grado d’ordine Fe2+-Mg dell’augite verrà calcolato il valore della Tc usando equazioni disponibili in letteratura. I valori di Tc permetteranno di acquisire informazioni sulle velocità di raffreddamento dei vari campioni e di verificare se la successione (in ordine di velocità di raffreddamento decrescente) MIL 03346 > NWA817 > Y000593 > Nakhla = Governador Valadares > Lafayette > NWA998, ipotizzata in letteratura sulla base della composizione mineralogica e della tessitura della mesostasi, è corretta. Nel campione NWA998 la coesistenza di augite e di ortopirosseno permetterà di misurare il grado d’ordine della reazione di scambio Fe2+-Mg anche su questa fase e di confrontare così le temperature di chiusura registrate dai due minerali.
L’altro aspetto della ricerca riguarderà la misura del contenuto di idrogeno presente nella struttura cristallina dei pirosseni. Verranno sottoposti a questo tipo di indagine gli stessi cristalli studiati dal punto di vista cristallochimico. L’idrogeno verrà quantificato presso il Laboratoire Pierre Süe, CEA-CNRS, Saclay (France) mediante l’uso della microsonda nucleare. La tecnica analitica, assoluta e non distruttiva, consiste nella combinazione dei metodi RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry) e ERDA (Elastic Recoil Detection Analysis). Il primo registra il processo di retrodiffusione delle particelle del fascio primario (4He+ nel caso in esame) e verrà utilizzato per testare la composizione del campione, che verrà poi confrontata con quella ottenuta mediante microsonda elettronica. Il secondo – ERDA – associato a RBS, permette di misurare la concentrazione di idrogeno nei minerali in granuli fino a 0.6-0.7 µm al di sotto della superficie del campione. Successivamente saranno condotte anche indagini mediante spettroscopia all’infrarosso (Fourier Transform Infra Red Spectroscopy – FTIR) che consentiranno di distinguere se l’idrogeno totale misurato è presente sotto forma di acqua molecolare e/o ioni OH-. Ai dati ottenuti verranno affiancati quelli della spettroscopia Mössbauer al fine di studiare le principali reazioni che controllano i meccanismi di incorporazione dell’idrogeno nella struttura cristallina di clino- e ortopirosseno.
Per confronto, saranno studiati con le stesse metodologie pirosseni contenuti in xenoliti di mantello terrestre, trasportati in superficie da magmi basici alcalini. Lo scopo è quello di ottenere informazioni sulle caratteristiche chimico-fisiche e strutturali dei minerali costituenti le rocce marziane e discutere le analogie con il mantello terrestre. <<<
Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Michele Zema Università degli Studi di PAVIAObiettivo del Programma di Ricerca
Il progetto di ricerca si propone di caratterizzare la storia termica di un gruppo di meteoriti marziane, le nakhliti, sulla base di una dettagliata analisi del minerale augite, loro principale costituente. Si intende condurre lo studio su tutti i sette campioni di nakhliti noti, ovvero NWA817, Y000593, Nakhla, Governador Valadares, Lafayette, NWA998, oltre a MIL 03346, già a disposizione dei proponenti e parzialmente caratterizzato.Obiettivo finale di questo studio sarà quello di discutere le implicazioni petrologico/geochimiche riguardanti l’evoluzione di queste rocce marziane sulla base di: (i) misura del grado di ordinamento cationico e da questo delle temperature di chiusura del processo di scambio Fe-Mg nell’augite e (ii) misura del contenuto di acqua nella struttura cristallina del pirosseno in esame.
Per quanto riguarda il primo punto, verrà intrapresa su ogni campione un’approfondita indagine cristallochimica al fine di ottenere una misura corretta del grado d’ordine del pirosseno dalla distribuzione cationica nei siti strutturali. Ciò sarà realizzato combinando dati di diffrazione X da cristallo singolo, microsonda elettronica (EMPA) e, quando possibile, spettroscopia Mössbauer da cristallo singolo. Dal grado d’ordine Fe2+-Mg dell’augite, espresso dal kD, verrà calcolato il valore della temperatura di chiusura usando la calibrazione ln kD vs. 1/T di Brizi et al. (2000) che tiene conto anche del contenuto in Ca, Na e cationi trivalenti nell’augite. La coesistenza di augite e di ortopirosseno nel campione NWA998 permetterà di misurare il grado d’ordine della reazione di scambio Fe2+-Mg su entrambe le fasi e di confrontare così le temperature di chiusura registrate dai due minerali. Si intende verificare se le temperature di chiusura della reazione di scambio Fe2+-Mg registrate dal pirosseno, e le relative velocità di raffreddamento calcolate sulla base delle equazioni di letteratura, siano coerenti con le velocità di raffreddamento indicate dalle tessiture magmatiche. In questo caso sarà possibile utilizzare i risultati acquisiti per ottenere informazioni sulla profondità di messa in posto dei magmi nakhlitici (o spessore delle colate laviche). I risultati ottenuti contribuiranno a tracciare un quadro geologico della storia evolutiva del pianeta Marte. Viceversa, velocità di raffreddamento del pirosseno non coerenti con le tessiture magmatiche verranno valutate alla luce degli effetti termici degli ultimi eventi di shock legati agli impatti che hanno causato l’allontanamento delle rocce dalla superficie di Marte.
Per quanto concerne la misura del contenuto di idrogeno presente nella struttura cristallina dei pirosseni verranno condotte analisi mediante microsonda nucleare e spettroscopia IR da combinare poi con i dati della spettroscopia Mössbauer. Da queste analisi ci si aspetta di poter determinare il contenuto di idrogeno presente nella struttura cristallina delle augiti in esame, se questo è presente sotto forma di acqua molecolare e/o ioni OH-, nonché di ottenere informazioni sui meccanismi di incorporazione dell’idrogeno in queste strutture. Sulla base di questi dati si potranno estrarre poi informazioni sull’ambiente di formazione delle nakhliti. Per confronto, saranno studiati con le stesse metodologie pirosseni contenuti in xenoliti di mantello terrestre, trasportati in superficie da magmi basici alcalini. Lo scopo è quello di ottenere informazioni sulle caratteristiche chimico-fisiche e strutturali dei minerali costituenti le rocce marziane e discutere le implicazioni per il mantello terrestre. <<<
Risultati parziali attesi
Lo studio qui proposto consentirà in primo luogo di ottenere le temperature di chiusura della reazione di scambio Fe2+-Mg nel pirosseno di diverse nakhliti, e da queste le relative velocità di raffreddamento. Nel caso in cui queste siano coerenti con le velocità di raffreddamento indicate dalle tessiture magmatiche sarà possibile utilizzare i risultati acquisiti per ottenere informazioni sulla profondità di messa in posto dei magmi nakhlitici (o spessore delle colate laviche). I risultati ottenuti contribuiranno a tracciare un quadro geologico della storia evolutiva del pianeta Marte. Viceversa, eventuali velocità di raffreddamento registrate dal pirosseno non coerenti con le tessiture magmatiche daranno indicazioni sugli effetti termici degli ultimi eventi di shock legati agli impatti che hanno causato l’allontanamento delle rocce dalla superficie di Marte.Una corretta misura della concentrazione di idrogeno preservato nella struttura cristallina di clino- e ortopirosseno, mediante microsonda nucleare, permetterà di ottenere informazioni sull’ambiente di formazione delle nakhliti, sulla base del confronto con rocce terrestri di composizione analoga. La conoscenza della quantità esatta di H e la natura dei suoi meccanismi di incorporazione nei minerali anidri è fondamentale per capire i processi chimico-fisici del mantello e la genesi dei magmi basici. Dal momento che la variazione del contenuto di idrogeno nei pirosseni è principalmente controllata dallo stato di ossidazione della roccia, ci si propone di correlare stime di fugacità di ossigeno, ottenute sia dalla spettroscopia Mössbauer che dalla microsonda elettronica, e contenuto in acqua. Con particolare riferimento ai campioni di mantello terrestre, si intende inoltre valutare la correlazione tra contenuti di idrogeno e dati microchimici, per evidenziare eventuali variazioni compositive dei pirosseni durante la risalita del magma. Ci si attende infatti che i risultati ottenuti rappresentino solo il limite inferiore della quantità d’acqua potenzialmente presente nel mantello, poiché parte dell’idrogeno può essere persa durante il trasporto in superficie dei minerali. Si potrà in questo caso delineare il profilo di diffusione dell’idrogeno nei pirosseni e contribuire a definire le eventuali relazioni con velocità e modalità di risalita del magma ospite. Risultati quantitativi di eccellente qualità ottenuti con ERDA permetteranno inoltre di valutare l’influenza anche di minime quantità di H sulla fase iniziale dei processi di fusione parziale.
Il contenuto di idrogeno nei minerali anidri influenza molte proprietà fisiche, chimiche e reologiche della litosfera: tracce di H nei NAMs abbassano la loro resistenza meccanica, incidono sul grado di deformazione dei minerali, aumentano il tasso di diffusione ionica, riducono la velocità delle onde sismiche e influenzano la conduttività elettrica, le relazioni dei cambiamenti di fase e la composizione del fuso. Studi sperimentali sulla diffusione e sulla solubilità dell’idrogeno nei minerali anidri indicano che l’effettiva perdita dell’idrogeno durante la risalita dei magmi è tuttora un problema irrisolto. La disponibilità di dati precisi, ottenuti da metodologie avanzate come quella proposta nel presente progetto, su campioni sia marziani che terrestri di derivazione mantellica, contribuirà ad evidenziare il ruolo chiave dell’idrogeno nell’evoluzione e nella dinamica dei pianeti terrestri. <<<
Durata
24 mesiBase di partenza scientifica nazionale o internazionale
Gli obiettivi che questo progetto di ricerca si prefigge di raggiungere, esposti nella sezione “Obiettivi finali”, si basano su indagini di carattere cristallochimico e petrologico applicate alle nakhliti, un gruppo di meteoriti formatesi su Marte molto probabilmente in spesse colate laviche o in intrusioni poco profonde, rappresentando così un’importante sorgente di dati su questo pianeta. I proponenti possono vantare una lunga esperienza in questo settore di studio con particolare riguardo alle meteoriti e alla storia evolutiva dei propri corpi genitori.Il primo approccio allo studio delle meteoriti del gruppo di Pavia avviene da parte di M.C. Domeneghetti attraverso lo studio dell’ortopirosseno (opx) della meteorite Serra de Magé i cui effetti di diffrazione X presentano violazioni alle condizioni di estinzione del gruppo spaziale Pbca che avevano indotto a proporre in letteratura una simmetria più bassa, P21ca. Una più corretta spiegazione delle violazioni è stata invece trovata considerando l'effetto della sovrapposizione, sui riflessi della fase Pbca, di riflessi dovuti a lamelle di augite C2/c essoluta, evidenziate dall'analisi TEM (Domeneghetti et al. 1995*). È stata quindi messa a punto una procedura di raffinamento strutturale per questo campione che permette di determinare con precisione la frazione di fase essoluta, sottrarne il contributo agli effetti di diffrazione, e così di ottenere parametri strutturali accurati e quindi una più corretta determinazione del grado d’ordine della fase rombica (Domeneghetti et al. 1996*). Un’importante linea di ricerca condotta da M.C. Domeneghetti, con M. Zema a partire dagli anni in cui questi iniziava gli studi per il Dottorato di Ricerca, riguarda l’applicazione del geotermometro/geospidometro a opx attraverso il metodo di Mueller-Ganguly (Ganguly 1982) per la determinazione delle temperature di chiusura e delle velocità di raffreddamento di rocce di varia origine, con particolare riferimento alle meteoriti. Sono state studiate: la meteorite antartica FRO90011, una lodranite a tessitura acondritica e composizione condritica (Molin et al. 1994*); la meteorite Acapulco e l'acapulcoite antartica ALHA81261 (Zema et al. 1996*); sette diogeniti: Johnstown, Roda, Shalka e le antartiche PCA 91077, LAP 91900, LEW 88008, ALHA 77256 (Zema et al. 1997*); le howarditi Kapoeta, Hughes 002 e Old Homestead 001 (Domeneghetti et al. 2000*); due campioni di rocce crostali lunari appartenenti alla “Mg-suite”, la gabbronorite 76255 e la troctolite 76535 (McCallum et al. 2006*).
L’applicazione di tale metodo richiede, oltre ad un’indagine cristallochimica precisa ed accurata per la determinazione del grado d’ordine, una conoscenza approfondita dei parametri cinetici e termodinamici che governano la reazione di scambio intracristallina Fe-Mg fra i siti strutturali M1 e M2 dell’opx. Il gruppo di Pavia ha contribuito alla definizione di tale geospidometro fornendo importanti indicazioni sull’effetto della presenza di microstrutture (Zema et al. 1999a*; 1999b*; Cámara et al. 2000*) e di elementi minori come Al (Saxena et al. 1987*; 1989*) o Ca (Zema et al. 2003*) sulla velocità della reazione. Nello stesso ambito, lo stesso gruppo ha caratterizzato il processo di diffusione dell’ossigeno nell’opx mediante analisi termogravimetrica, fornendo così indicazioni sia sulla non-stechiometria dell’opx legata alle diverse condizioni di fugacità di ossigeno, sia sulle condizioni operative da utilizzare negli studi sperimentali in alta temperatura per la determinazione delle costanti cinetiche (Zema et al. 2002*).
Il gruppo di Pavia si è successivamente occupato dello studio degli aspetti cinetici della reazione di scambio Fe-Mg nella pigeonite al fine di poter definire un nuovo geospidometro e fornire così un nuovo strumento per ottenere informazioni sulla storia termica di rocce contenenti questo minerale. Per una pigeonite P21/c di composizione Wo10En47Fs43 è stata determinata un’energia di attivazione per il processo di scambio Fe-Mg pari a 50.03 kcal mol-1 (Domeneghetti et al. 2005*), significativamente più bassa di quella relativa alla stessa reazione di scambio nell’opx. Ulteriori studi sono in corso sulla pigeonite dell’ureilite antartica Pecora Escarpment 82506, di composizione Wo6En76Fs18, per definire la dipendenza delle costanti cinetiche dal contenuto in Fe e arrivare così a una formulazione più precisa del nuovo geospidometro a pigeonite.
La collaborazione del gruppo di Pavia con A.M. Fioretti, CNR-IGG, sede di Padova, nasce innanzitutto grazie al condiviso interesse per le meteoriti e viene alimentata dai differenti ma complementari approcci utilizzati. A.M. Fioretti inizia ad occuparsi di meteoriti nei primi anni ’90 con G.M. Molin (Dipartimento di Mineralogia e Petrologia, Università di Padova), intraprendendo indagini petrografiche di nuovi campioni (più di 150 esemplari) provenienti dalle campagne di raccolta in Antartide e custodite presso il Museo Nazionale per l’Antartide. I rapporti di classificazione (Carampin et al., 1998; Fioretti et al., 1993; Fioretti & Molin,1998; Fioretti & Carampin, 2003) regolarmente pubblicati sul Meteoritical Bullettin (supplemento di “Meteoritics & Planetary Science”) garantiscono alla comunità scientifica internazionale l’accesso ai nuovi campioni. Tra le meteoriti classificate vengono riconosciute numerose ureiliti su cui si intrapende lo studio petrologico (Fioretti & Molin 1996; 1998a; 1998b; Fioretti & Goodrich 2000; 2001; Fioretti et al. 1996; 1999). Le ureiliti costituiscono uno dei gruppi più enigmatici di acondriti, rocce ultramafiche che, pur registrando eventi magmatici di alta temperatura, hanno conservato caratteri geochimici primitivi. Nell’ambito di una stretta collaborazione con C.A. Goodrich (Kingsborough Community College, New York), riconosciuta come maggior esperta mondiale di ureiliti, viene documenta la presenza, in alcuni campioni, di minuscole (max 60 µm) inclusioni vetrose mai prima osservate da altri studiosi. Utilizzando tecniche di analisi sofisticate se ne studia la genesi, dimostrandone la natura magmatica primaria e deducendo l’efficacia di processi evolutivi per cristallizzazione frazionata e mixing magmatico all’interno del corpo asteroidale genitore (Goodrich et al. 1999a; 1999b; 2001*; 2002; Tribaudino et al. 1997*; 1999). Lo studio della storia termica di un campione di ureilite della collezione Antartica mette in evidenza per la prima volta l’elevata temperatura del corpo genitore al momento dell’impatto che ne causò la frammentazione e, nel contempo, ne documenta il lento raffreddamento in atto (Goodrich et al. 2004*).
Dunque la collaborazione fra il gruppo di Pavia e A.M. Fioretti si propone di fornire un quadro più completo della storia evolutiva delle meteoriti, affiancando all’analisi cristallochimica una caratterizzazione più prettamente petrologica. Primi esempi di tale collaborazione sono lo studio della storia termica di acondriti marziane e di condriti ordinarie di tipo petrologico H4, H5, H6. Riguardo a queste ultime è stato recentemente concluso lo studio della meteorite Trenzano, nota in letteratura come H6, ma riclassificata come H5 (Fioretti et al., 2007). Per quanto concerne le meteoriti marziane sono stati studiati i campioni ALH 84001 e MIL 03346. ALH 84001 è una cumulite composta principalmente da opx che deriverebbe da un’antica unità magmatica delle highlands marziane e rappresenta un unicum tra le meteoriti marziane. È infatti la più antica (4.5-4 Ga) e contiene, come prodotti di alterazione secondaria preterrestri, carbonati zonati con nanodomini di magnetite, che hanno fatto ipotizzare un’origine biogenica in quanto simili a quelli prodotti sulla terra ad opera di batteri magnetotattici. La ricostruzione della storia termica di questa meteorite e la sua relazione con i multipli eventi di shock ha implicazioni dirette sulla disputa riguardo l’origine biogenica o abiotica dei grani di magnetite. Treiman (2003) ha proposto un modello secondo il quale il riscaldamento fino a 500-700K associato al terzo evento di shock I3 avrebbe decomposto la siderite formando magnetite submicroscopica. Nel nostro studio sono state ottenute informazioni sull’ultimo evento termico che ha interessato questa roccia. La temperatura di chiusura (ca. 530°C) ottenuta usando la calibrazione di Stimpfl (2005) indica che la roccia ha raggiunto una temperatura di circa 100°C più alta di quella suggerita da Treiman (2003) sostenendone l’ipotesi. Questo valore di Tc indica un raffreddamento piuttosto veloce (ca. 0.1°C/giorno) e avvalora il modello proposto da Treiman per l’origine a-biotica dei grani di magnetite (Domeneghetti et al. 2006a; 2007a; 2007b). MIL 03346 è una clinopirossenite formata da 70% di augite e 3% di olivina in una mesostasi vetrosa. La composizione della roccia, il rapporto Fe/Mn nel pirosseno e nell’olivina ne confermano l’origine marziana e l’appartenenza al gruppo delle nakhliti. In questo campione i cristalli di augite presentano spesso una spiccata zonatura dal nucleo (di composizione Wo39En37Fs24) verso i bordi arricchiti in ferro. Un recente lavoro di Dyar et al. (2005) propone MIL 03346 come la più ossidata tra le meteoriti marziane. Dati Mössbauer ottenuti sull’intera roccia e sul separato di augite forniscono infatti un contenuto in Fe3+ pari a ca. 24% del Fe totale. Nel nostro studio i dati Mössbauer ottenuti su cristallo singolo, una volta privato dei bordi arricchiti in Fe, forniscono un valore molto più basso in Fe3+, pari al 5% del Fe totale. Questo valore è in accordo coi dati ottenuti sullo stesso cristallo dall’analisi combinata XRD-EMPA che ha permesso inoltre di misurare un valore di Tc di ca. 450°C stimato sulla base del grado d’ordine Fe-Mg nell’augite utilizzando la calibrazione di Brizi et al. (2000). Questo valore di Tc è in accordo con una velocità di raffreddamento mediamente elevata, dell’ordine di °C/giorno, in analogia con le augiti di colate di dicchi terrestri (Domeneghetti et al. 2006b; 2007b).
Il progetto di ricerca qui proposto si avvarrà inoltre della collaborazione di ricercatori internazionali di grande levatura come C. McCammon del Bayerisches Geoinstitut di Bayreuth (Germania) e C. Raepsaet del Pierre Süe Laboratory, CEA Saclay (Francia). C. McCammon ha dato la propria disponibilità a proseguire la collaborazione già attiva con i proponenti per l’analisi e interpretazione dei dati Mössbauer da cristallo singolo, C. Raepsaet metterà a disposizione del progetto il laboratorio di microsonda nucleare e la sua esperienza per la determinazione del contenuto di acqua delle augiti delle meteoriti marziane oggetto di studio. Si intende infatti arrivare ad una completa caratterizzazione cristallochimica di questi minerali che comprenda anche il contenuto di acqua, in quanto questo costituisce un argomento chiave per comprenderne l’evoluzione petrologico-geochimica e per definire sia il modello di accrezione che il ciclo completo dell’idrogeno. Lo stato di ossidazione del Fe è uno dei principali fattori che controllano la capacità del protone H+ di entrare nel reticolo cristallino dei pirosseni in qualità di compensatore di carica associato a difetti puntuali (Ingrin & Skogby 2000). Tracce di H nei minerali nominalmente anidri (NAMs) e in particolare nei pirosseni (Skogby 2006) possono costituire un’enorme riserva d’acqua e la naturale variazione del grado di idratazione del mantello nel tempo geologico può avere implicazioni sui processi di differenziazione che hanno accompagnato l’evoluzione della terra e, verosimilmente, dei pianeti terrestri.
RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI
Tutti i riferimenti bibliografici relativi ad articoli aventi fra gli autori uno o più dei proponenti di questo progetto, indicati nel testo con un asterisco (*), sono riportati nelle relative schede personali del modello B. A questi si aggiungano i lavori più recenti (lavori in fase di stampa o atti di congressi) qui di seguito riportati:
Carampin R, Fioretti AM, Molin G (1998) Frontier Mountain (Classification of 25 meteorites). In: The Meteoritical Bulletin N.82, Meteoritics 33-4, A223
Domeneghetti MC, Fioretti AM, Cámara F, Molin GM, Tazzoli V (2006a) Closure temperature of Fe2+-Mg ordering in orthopyroxene: implications for thermal hystory of ALH84001 meteorite. 37th LPSC, Abstracts
Domeneghetti MC, Fioretti AM, Cámara F, Molin GM, McCammon C (2006b) Constraints on the thermal history and oxidation state of MIL03346 martian meteorite: single-crystal XRD, electron microprobe and Mössbauer analyses of clinopyroxene. 37th LPSC, Abstracts
Domeneghetti MC, Fioretti AM, Cámara F, Molin G, Tazzoli V (2007a) Thermal history of ALH84001 meteorite by Fe2+-Mg ordering in orthopyroxene. Meteor Planet Sci, in press
Domeneghetti MC, Fioretti AM, Cámara F, Carraro A, McCammon C, Tazzoli V (2007b) Constraints on the thermal history of Martian meteorites ALH84001 and MIL03346 by Single crystal XRD¸ Electron Microprobe and Mössbauer analyses of Ortho- and Clinopyroxene. The 7th Int Conf on Mars, Abstracts
Fioretti AM, Molin G, Salviulo G, Sighinolfi GP, Bland PA, Folco L, Kurat G, Michel -Levy MC (1993) Frontier Mountain 90069-90153 (Classification of 58 meteorites). In: The Meteoritical Bulletin N.74, Meteoritics 28-1, 148-149
Fioretti AM, Molin G (1996) Petrography and mineralogy of FRO 93008 Ureilite: evidence for pairing with FRO 90054 Ureilite. Meteor Planet Sci. Supplement, 59th Meteoritical Society Meeting, A43
Fioretti AM, Molin G, Brandstätter F, Kurat G (1996) Schreibersite, metal and troilite in Ureilites FRO 90054 and FRO 93008. Meteor Planet Sci, Supplement, 59th Meteoritical Society Meeting, A44
Fioretti AM, Molin G (1998a) Alabandite in ureilite FRO95028. Meteor Planet Sci, Supplement 61st Meteoritical Society Meeting, A46
Fioretti AM, Molin G (1998b) FRO95028: a new low-shock ureilite close to ALHA78019. Meteor Planet Sci, Supplement 61st Meteoritical Society Meeting, A47
Fioretti AM, Goodrich CA, Molin G, Tribaudino M (1999) Associated silicate-metal-sulfide inclusions in graphite of ureilite FRO 95028. LPSC XXX, Abstract #1133
Fioretti AM & Goodrich CA (2000) Primary melt inclusions in Olivine, Augite and Orthopyroxene in ureilite FRO 90054. LPSC XXXI, Abstract #1202
Fioretti AM & Goodrich CA (2001) A contact between an olivine-pigeonite lithology and an olivine-augite-orthopyroxene lithology in ureilite FRO93008: dashed hopes? Met. Soc. Meeting, Abstract
Fioretti AM, Carampin R (2003) Contribution to classification of meteorites form Frontier Mountains. (Classification of 30 Meteorites) In: The Meteoritical Bullettin N.87. Meteor Planet Sci, 7, A200, A217, A219.
Fioretti AM, Domeneghetti MC, Molin G, Cámara F, Alvaro M, Agostini L (2007) Reclassification and thermal history of Trenzano chondrite. Meteor Planet Sci, in press
Goodrich CA, Fioretti AM, Molin G, Tribaudino M (1999a) Primary trapped melt inclusions in olivine in a ureilite – I - Description. LPSC XXX, Abstract #1026
Goodrich CA, Fioretti AM, Molin G, Zipfel J, Tribaudino M (1999b) Primary trapped melt inclusions in olivine in a ureilite – II Reconstruction of liquid composition and implications. LPSC XXX, Abstract #1027
Goodrich CA, Krot AN, Scott ERD, Taylor GJ, Fioretti AM, Keil K (2002) Formation and evolution of the Ureilite Parent Body and its offspring. LPSC XXXIII
Tribaudino M, Fioretti AM, Goodrich CA, Molin G (1999) TEM and single-Crystal x-ray investigation of silicate phases in the Ureilite Hughes 009. In LPSC XXX, Abstract #1170
Altri lavori citati:
Brizi E, Molin G, Zanazzi PF (2000) Am Mineral 85, 1375-1382, 2000.
Dyar MD, Treiman AH, Pieters CM, Hiroi T, Lane MD, O’Connor V (2005) J Geophys Res 110, E09005.
Ganguly J. (1982) In: Thermodynamics: kinetics and geological application, pp. 58-99.
Ingrin J, Skogby H (2000) Eur J Miner 12, 543-570.
Skogby H (2006) Rev Mineral Geochem 62, 155-167.
Stimpfl M (2005) Am Mineral 90, 776.
Treiman AH (2003) Astrobiology 3, 369-392. <<<



