Caratteri minero-genetici degli anfiboli fibrosi di - Padis

Università degli Studi di Roma “La Sapienza”
Dipartimento di Scienze della Terra
Dottorato di Ricerca in Scienze della Terra
XIX Ciclo
Caratteri minero-genetici degli anfiboli
fibrosi di interesse ambientale presenti
nell’area di Biancavilla (CT, Italia)
Simona Tagliani
Docente guida: Prof. Antonio Gianfagna
Anno Accademico 2005-2006
Indice
Extended Abstract
vii
Ringraziamenti
xi
Introduzione
xv
1 Inquadramento geo-vulcanologico
1
1.1
Inquadramento geo-vulcanologico dell’area etnea . . . . . . . . . . . . .
1
1.2
Inquadramento geo-vulcanologico dell’area di Biancavilla . . . . . . . .
5
2 Mineralogia degli anfiboli
9
2.1
Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
2.2
Gli anfiboli calcici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
2.3
Gli anfiboli di fluoro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
2.4
Gli anfiboli asbestiformi e fibrosi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
2.5
Stato dell’arte degli asbesti e del loro potenziale patogeno . . . . . . . .
15
2.5.1
17
L’esposizione ambientale nell’area di Biancavilla . . . . . . . . .
3 Materiali e Metodi di ricerca
19
3.1
Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2
Tecniche di preparazione ed analisi dei minerali micrometrici e submi-
3.3
19
crometrici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
Ricerche di laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
4 Campionamento e descrizione dei prodotti affioranti
29
4.1
Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
4.2
Inquadramento dell’area in esame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
30
4.3
Ricerche di terreno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
4.4
Descrizione degli affioramenti e dei prodotti campionati . . . . . . . . .
35
iii
iv
INDICE
5 Caratterizzazione petrografica dei prodotti
43
5.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
5.2 Analisi chimiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
5.3 Caratteri minero-petrografici tramite Microscopia Ottica . . . . . . . .
52
5.3.1
Il sistema radicato di dicchi e domi lavici . . . . . . . . . . . . .
53
5.4 Caratteri minero-petrografici tramite Microsonda Elettronica . . . . . .
56
5.4.1
Le ‘concrezioni’ su lava . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
59
5.4.2
I prodotti metasomatizzati della porzione fine autobrecciata . .
66
6 Caratterizzazione dei minerali secondari
73
6.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
73
6.2 La fluoroflogopite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
74
6.3 La fluorapatite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
77
6.4 Gli ossidi di ferro e titanio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
85
6.5 Il pirosseno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
93
6.6 Il feldspato alcalino ed il plagioclasio . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
97
6.7 La tridimite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
98
7 La fluoro-edenite prismatica e gli anfiboli fibrosi di fluoro
101
7.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
7.2 La fluoro-edenite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
7.3 La fluoro-edenite prismatica nelle cavità delle rocce . . . . . . . . . . . 104
7.4 La fluoro-edenite fibrosa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
7.5 La fluoro-edenite di reazione all’interno della roccia . . . . . . . . . . . 126
7.6 Esperimenti preliminari a P e T controllate . . . . . . . . . . . . . . . . 136
8 Discussione dei caratteri mineralogici e genetici degli anfiboli di fluoro
139
8.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
8.2 Caratteri mineralogici
8.2.1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
Confronto fra le differenti morfologie degli anfiboli riscontrate
nelle associazioni secondarie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
8.2.2
La fluoro-edenite di reazione e la fluoro-edenite di diretta precipitazione dai fluidi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
8.2.3
La fluoro-edenite di reazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
8.2.4
La fluoro-edenite di diretta precipitazione
. . . . . . . . . . . . 145
INDICE
8.3
v
Caratteri genetici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
9 Discussioni dei caratteri ambientali
153
9.1
Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
9.2
I minerali fibrosi presenti nell’area di Biancavilla . . . . . . . . . . . . . 155
9.3
Diffusione delle fibre in aree limitrofe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
9.4
9.3.1
Località Santa Maria di Licodia . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
9.3.2
Località Ragalna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
Indagini future . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
Conclusioni
167
Appendice A
171
Elenco delle figure
189
Elenco delle tabelle
201
Bibliografia
201
Extended Abstract
The town of Biancavilla is noted for the presence of the anomalous incidence of pleural
mesothelioma, brought to light during a statistical-epidemiological study [Di Paola
et al., 1996]. Subsequent mineralogical and volcanological investigations in this area
revealed the presence of a new calcic amphibole, fluoro-edenite NaCa2 Mg5 (Si7 Al)O22 F2 ,
which is not classified as asbestos [Gianfagna & Oberti, 2001]. This new amphibole
has a variable morphology, from prismatic to fibrous, and micrometric dimensions
[Gianfagna et al., 2003] and it is considered carcinogenic and, in fact, the cause of the
pathology in this area.
On the basis on these studies, the Italian Environment Ministry issued a decree
(D.M. 18.07.2002, G.U. n. 231 of 2.10.2002) establishing Biancavilla as a Site of National Interest in order to secure and restore the fibre-polluted area. The research
involves the mineralogical characterization of the prismatic and fibrous fluoro-edenite,
recently discovered in this area. This project has focused on the study of the mineral
fibres and the host rock-types with the aim of understanding the genetic process.
In the area, samples were taken to look for the presence of the fluorine-rich amphibole, particularly that with fibrous morphology. The principal site where fluoro-edenite
was found is at Mount Calvario, where there are quarries used extensively for local buildings. The host rock-type consists of a locally metasomatized benmoreitic lava from
a dome and dyke complex, and associated autoclastic breccias of the early alkaline
eruptive activity of Mount Etna. The fibrous amphibole morphology is not homogenously distributed and it occurs in some portions of the autoclastic breccia. My study
of the presence and distribution of this mineral gives a picture of the aereal extent and
concentration of the hazardous mineralisation.
Mineralogical and petrological data demonstrate that the host rock-type and the
fluorine-dominant amphibole are derived from fluids with an enrichment of fluorine,
REE and other incompatible elements. In addition to the amphibole, the particular
mineralogical association involves orthopyroxene and clinopyroxene, fluorophlogopite,
vii
viii
Extended Abstract
fluorapatite, feldspars and iron oxides. The amphibole crystals occur in lava fissures
and breccia, and are a product of direct precipitation of fluids. In these products, the
amphibole has a variable morphology: prismatic, acicular, fibrous and asbestiform. In
the partially metasomatized rocks, the amphibole also occurs as a reaction phase on
the augitic pyroxene.
The Biancavilla case study is unique not only from a geological and environmental
standpoint, but also because it involves submicrometric materials that present very
complex problems regarding separation methods and analytical procedures. The dimensions of mineral fibres make it necessary to use specific techniques to prepare and
to analyse them. The specific case of this mineralogical study requires first a separation of the amphibole fibres from the other micro-phases present in the mineralogical
association, and enrichments up to 95% in fibres were obtained in the present study.
Microanalytical techniques were primarily used in the mineralogical field and, in
this case, were adapted to the specific fibrous material. The EMPA-WDS method
does not provide the quantitative analyses of the amphibole fibers because of their
extremely reduced diameter; therefore, a standardization of the SEM-EDS technique is
required. Chemical composition of prismatic fluoro-edenite crystal, previously analized
by EMPA-WDS, was correlated by the overlapping method with the SEM-EDS analysis
of the fibres. Different chemical data were obtained on fibres from various samples from
the area under study; the data show that the fibres exhibit compositional variability,
in particular the Mg and Ca contents (higher in the prismatic fluoro-edenite), and of
Si and Fe (higher in the fibrous variety). Their composition is still part of the fluoroedenite field, even though composition in the tremolite, winchite and richterite fields
also are present.
Mössbauer spectroscopy data obtained on both amphibole and the host rock-type,
indicate a variable Fe3+ /Fe ratio, indicating a variable condition of oxygen fugacity
during their crystallization. As confirmed by SEM-EDS microanalysis results, cell
parameters, measured for fibres have lower values than fluoro-edenite due to: 1- lower
Ca content at the M4 site, 2- lower A-site occupancy, 3- lower tetrahedral Al contents.
By combining Mössbauer Spectroscopy, micro-chemical and structural refinement
data, the first attempt on one sample was done to characterize the fibrous amphibole.
This multi-analytical approach and the use of specific techniques may contribute to
the unequivocal analyses of the mineral fibres.
The study of these amphibole fibres is also of great interest from a toxicological
point of view, through the methodological study of the fibres as well as the study
Extended Abstract
ix
of their of Fe2+ content, which is the principal cause of the carcinogenic pathology.
In fact Mössbauer spectroscopic analyses detect the content of ferrous iron in the
analyzed fibres. Subsequent tests in vivo and in vitro will give a greater understanding
of the chemical and molecular processes involved in the reactivity of fibres in the
body. Regarding the environmental aspects of this research, the study revealed that
the presence of these minerals extends beyond the Mount Calvario quarry. Moreover,
the presence of the fluoro-edenite can also be found in the Santa Maria di Licodia and
the Ragalna domes.
Ringraziamenti
Il progetto di ricerca inerente ‘il caso Biancavilla’ nasce e si sviluppa grazie al costante
impegno del Prof. Antonio Gianfagna, il quale ha fermamente creduto nell’idea di
sviluppare un lavoro multidisciplinare di tipo geologico-ambientale.
Pertanto vorrei ringraziare il Prof. Antonio Gianfagna per avermi offerto la possibilità di svolgere la tesi di dottorato in questo progetto, utilizzando e confrontando
numerose metodologie d’indagine, e sviluppando nuove idee in piena libertà. Un particolare ringraziamento va al Prof. Francesco Burragato per la sua disponibilità a
scambiare idee ed opinioni in merito al progetto e per i suoi preziosi suggerimenti
durante la ricerca.
Desidero inoltre ringraziare calorosamente i revisori della mia tesi: la Prof.ssa Elena Belluso del Dipartimento di Scienze Mineralogiche e Petrologiche dell’Università di
Torino e il Prof. Robert F. Martin del ‘Department of Earth and Planetary Sciences’
della McGill University. I loro commenti e consigli hanno permesso di cogliere e rafforzare alcuni aspetti del lavoro, e di ottenere un miglioramento generale della tesi. Il
mio ringraziamento va anche al Prof. Gianni Lombardi per i preziosi consigli durante
la stesura della tesi di dottorato.
Si ringraziano inoltre:
- il Prof. Paolo Ballirano e il Dott. Gianni Andreozzi del Dipartimento di Scienze
della Terra dell’Università ‘La Sapienza’ di Roma, per la loro gentile collaborazione nel
fornire, rispettivamente, i dati strutturali in diffrazione a Raggi X (Metodo Rietveld)
e le analisi attraverso la spettroscopia Mössbauer.
- il Prof. Raffaello Trigila, la Dott.ssa Aida Conte, il Prof. Danilo Palladino e la
Dott.ssa Silvia Simei del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Roma
‘La Sapienza’ per la collaborazione in ambito petrologico-sperimentale e vulcanologico.
- il Dott. Luigi Paoletti e il Dott. Biagio Maria Bruni dell’Istituo Superiore di
Sanità per avermi aiutato nella comprensione ed interpretazione degli aspetti ambientali della ricerca, e il Dott. Alessandro Pacella dottorando presso il Dipartimento di
xi
xii
Ringraziamenti
Scienze della Terra dell’Università ‘La Sapienza’ di Roma per la collaborazione svolta
nella preparazione dei materiali per le analisi.
Inoltre desidero ringraziare tutti coloro che hanno messo a disposizione la loro
esperienza attraverso l’ultilizzo delle differenti tecniche analitiche e attraverso nuovi
spunti e nuove idee:
- la Prof.ssa Elena Belluso del Dipartimento di Scienze Mineralogiche e Petrologiche
dell’Università di Torino per l’ospitalità offertami nel periodo trascorso nell’Università
di Torino, e per avermi insegnato a muovere i primi passi sul Microscopio Ottico a
Trasmissione con grande passione e pazienza.
- la Prof.ssa Caterina Rinaudo dell’Università del Piemonte Orientale (DISAV Alessandria) e la Dott.ssa D. Gastaldi per avermi introdotto alla spettroscopia microRaman.
- il Prof. Giorgio Tosi dell’Università Politecnica delle Marche (Ancona) per l’interpretazione dei dati derivanti dalle analisi attraverso il FT-IR.
- il Prof Ernesto Scordari dell’Università di Bari per aver effettuato il raffinamento
strutturale sulla fluoroflogopite.
- la Prof.ssa Venera Cardile dell’Università di Catania per avermi introdotto agli
aspetti sanitari e tossicologici delle fibre minerali.
- la Prof.ssa Roberta Oberti e il Dott. Massimo Tiepolo del CNR-IGG Sezione
Pavia per il loro contributo scientifico e tecnico durante le analisi degli anfiboli e di
altri minerali attraverso la LA-ICP-MS.
- il Prof. Carlo Aurisicchio del CNR-IGG Sezione Roma per le analisi FT-IR.
- il Dott. Marcello Serracino del CNR-IGAG Sezione Roma per le analisi attraverso
la Microsonda Elettronica.
- il Dott. Carlo Cremisini dell’ENEA per le analisi all’ICP-MS.
- il Signor Salvatore Fiori e il Signor Stefano Stellino per le analisi diffrattometriche.
Desidero infine esprimere il mio ringraziamento alle persone che hanno condiviso
giorno dopo giorno i tre anni del dottorato di ricerca.
Prima di tutto il mio speciale ringraziamento va ai miei genitori per avermi dato la
possibilità di proseguire questa strada e per aver creduto sempre nelle mie possibilità,
ricordandomi ogni giorno il privilegio di poter chiamare ‘lavoro’ la propria passione.
Desidero ringraziare Simone per avermi sempre aiutato, guidato ed incoraggiato condividendo con me i momenti difficili legati ad una sconfitta, ma soprattutto la gioia di
una nuova scoperta. Ringrazio Silvia ed Elisa per la loro costante preziosa presenza
Ringraziamenti
xiii
e per aver reso stimolanti uniche e giocose le ore di lavoro passate insieme. Ringrazio
Chiara e Marco per aver condiviso le giornate e le nottate di studio, rendendole piacevoli e divertenti; ringrazio, inoltre, Marco per avermi suggerito l’utilizzo del programma
Latex, un prezioso aiutante. Infine un ringraziamento del tutto speciale va all’intera Stanza Dottorandi: Katia, Maria, Micaela, Michela, Gianluca, Maria Antonietta,
Matteo, Marco, Pierfrancesco, Chiara, Oliver, Federico, Gianluca, persone capaci di
intraprendere stimolanti discussioni scientifiche ed al tempo stesso interminabili risate,
due facce di una stessa medaglia fondamentali per l’armonia di un ambiente di lavoro.
Giovani e brillanti studiosi incontrati anche attraverso i congressi, le scuole ed i
workshop, persone che desidero ringraziare per essere stati degli splendidi compagni di
viaggio, augurando loro di poter proseguire questo cammino con la forza e la passione
che li contraddistingue. Grazie, grazie davvero a tutti voi.
Simona
Introduzione
L’argomento della presente tesi di dottorato, concernente lo studio dei caratteri mineralogici, genetici e ambientali degli anfiboli di fluoro presenti nell’area di Biancavilla,
scaturisce da alcune osservazioni preliminari inerenti, lo studio delle relazioni esistenti
tra la presenza di fibre anfiboliche nell’area di Biancavilla (CT) e l’impatto ambientale
connesso.
La presenza di particolari anfiboli di fluoro con differenti morfologie nei prodotti
vulcanici dell’area in esame ha suggerito un approfondito studio di tali materiali, sia per
aumentare le conoscenze mineralogiche su detti anfiboli, sia nel tentare di comprendere
i processi che hanno portato alla loro formazione. Inoltre, l’aspetto ambientale relativo alla presenza di detti minerali, ha richiesto una corretta valutazione dell’impatto
ambientale e dell’eventuale rischio per la popolazione locale.
Sulla base di quanto evidenziato, il carattere multidisciplinare dell’argomento presenta numerose sfaccettature alcune delle quali sono state affrontate e risolte, altre
risolte solo in parte ed altre ancora individuate in corso d’opera. Nuove linee di ricerca
e prospettive metodologiche inerenti la preparazione e lo studio analitico dei campioni
sono emerse nel corso di questo progetto.
Il paese di Biancavilla è noto per il rinvenimento di alcuni casi di mesotelioma
pleurico, non legato ad esposizione professionale ad amianto [Paoletti et al., 2000]. In
seguito a successivi studi mineralogici è stato identificato nell’area un nuovo anfibolo,
la fluoro-edenite, termine estremo della serie calcica edenite-fluoro-edenite [Gianfagna
& Oberti, 2001]. Il minerale è stato rinvenuto nelle lave benmoreitiche localmente
metasomatizzate situate in località Il Calvario, area impiegata per lungo tempo come
cava estrattiva di materiali per l’edilizia locale. La fluoro-edenite presenta diverse morfologie, quali prismatica, aciculare e fibrosa; quest’ultima sembra essere la responsabile
della patologia tumorale presente nell’area [Comba et al., 2003]. La diffusione e la
dispersione delle fibre anfiboliche di fluoro-edenite accresce la problematica ambientale
dell’intera area in esame, come riportato nel lavoro di Burragato et al. [2005].
xv
xvi
Introduzione
Sulla base di quanto evidenziato, il programma di ricerca si è prefissato di studiare
la fluoro-edenite e gli evenutali altri anfiboli di fluoro rinvenuti nell’area di Biancavilla
attraverso un esteso campionamento dei litotipi affioranti. Lo studio dei minerali associati, sulla base di specifiche indagini mineralogiche, petrografiche e vulcanologiche,
è stato effettuato allo scopo di definirne il processo di formazione. Infine si è cercato
di stimare l’estensione del fenomeno genetico nell’area Etnea, allargando le indagini
anche in aree che presentano le stesse formazioni vulcaniche.
Durante le indagini di terreno è stato effettuato un campionamento esteso dei prodotti affioranti nell’area; dopo aver individuato la presenza della fluoro-edenite e delle
fibre anfiboliche, è stato effettuato un secondo campionamento mirato al prelievo dei
depositi interessati da tali fasi.
Il ‘caso Biancavilla’, si inserisce attualmente, attraverso lo studio degli anfiboli,
in un contesto attuale all’interno della ricerca scientifica internazionale, attraverso
una nuova classificazione di queste fasi su base cristallochimica [Hawthorne & Oberti, 2006] e non composizionale [Leake et al., 1997]. Inoltre recenti rinvenimenti della
fluoro-edenite rendono importante lo studio di tale fase dal punto di vista mineralogico e genetico. Tomita et al. [1996] riportano il ritrovamento di una fluor-edenite, un
anfibolo calcico (F=1.5 pfu), nelle cavità di un doma lavico andesitico, denominato
Ishigamiyama (Kumamoto Pref., Giappone). Floss et al. [2006] rinvengono la presenza della fluoro-edenite all’interno di una meteorite denominata Hammadah al Hamra
193. Inoltre, l’interesse per la scoperta di fibre minerali rinvenute in siti naturali, non
classificati come amianto, ma responsabili delle stesse patologie, ha assunto ulteriore
importanza ai fini ambientali e socio-sanitari (Gunter et al., 2003; Meeker et al., 2003).
Il presente lavoro si inserisce in un progetto molto più ampio, che coinvolge, oltre al
Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università La Sapienza di Roma, anche altre
Università Italiane (Torino, Alessandria, Ancona, Catania) ed altri enti di ricerca quali
l’Istituto Superiore di Sanità, il CNR e l’ISPESL.
L’analisi della presenza e diffusione delle fibre minerali rappresenta una valutazione
dell’impatto ambientale e del rischio futuro per la salute dell’uomo. Inoltre la presenza
di mineralizzazioni simili a quelle di Biancavilla in formazioni coeve e limitrofe, porta
ad ipotizzare, anche per queste formazioni, la presenza di anfiboli fibrosi; nel corso di
questa ricerca è stato, pertanto, effettuato uno studio preliminare su tali formazioni
che ha permesso una stima dell’estensione del fenomeno nell’area Etnea.
Capitolo 1
Inquadramento geo-vulcanologico
1.1
Inquadramento geo-vulcanologico dell’area etnea
L’Etna è il più grande vulcano attivo d’Europa, situato sulla costa della Sicilia orientale,
copre un’area di 1250 km2 e raggiunge un’elevazione di 3340 metri s.m.l. (figura 1.1).
A causa della quasi persistente attività, principalmente effusiva, l’Etna è considerato un laboratorio di studio in continua evoluzione.
La ricostruzione evolutiva dell’Etna è stata più volte discussa ed interpretata da
diversi autori [Rittmann, 1973; Romano, 1982; Coltelli et al., 2000; Branca et al., 2004].
Gli studi geologici più antichi risalgono alla metà del diciannovesimo secolo [Gemellaro,
1858; Lyell, 1859; Walterhausen, 1880]; questi autori, attraverso i primi studi stratigafici, riconoscendo l’origine poligenetica del vulcano, fecero la prima mappa geologica
dell’Etna. Nel 1880 Waltershausen pubblicò la prima mappa geologica dell’intero edificio vulcanico etneo, che documentava la presenza di due centri eruttivi sovraimposti: il
più vecchio denominato Trifoglietto, collocato nella Valle del Bove (VdB), ed il secondo
denominato Mongibello, ancora attivo.
Soltanto dopo un secolo, Rittmann [1973] ha proposto di dividere la storia evolutiva
dell’Etna in cinque stadi principali (vedi figura 1.2) definiti sulla base di studi geologici
svolti principalmente nell’area della Valle del Bove (VdB) [Klerkx, 1968, 1970]. Il primo
stadio è stato nominato stadio Pre-Etneo e corrisponde ad un lungo periodo di eruzioni
di tipo fissurale con attività sottomarina e sub-aerea. Lo stadio seguente è stato correlato alla costruzione dell’edificio centrale del vulcano, formato dalla sovraimposizione
di quattro stratovulcani: Calanna, Trifoglietto I e Trifoglietto II, situati nella Valle del
1
2
Capitolo 1
Figura 1.1: carta Geologica del vulcano Etna, in cui è mostrata sul versante sud-occidentale
l’ubicazione del paese di Biancavilla [Burragato et al., 2005].
Bove e in Val Calanna, e Mongibello, l’attuale edificio vulcanico. Questa suddivisione
ha rappresentato il sistema di riferimento statigrafico per la Carta Geologica dell’Etna
pubblicata da Romano alla fine degli anni settanta [Romano et al., 1979; Romano,
1982].
Sulla base di aggiornati dati geologico-strutturali dell’intera area vulcanica, Romano ha diviso la storia evolutiva dell’Etna in quattro fasi che in parte differiscono dalla
suddivisione di Rittmann (figura 1.2); queste fasi sono state in seguito collocate temporalmente da Gillot et al. [1994] sulla base delle datazioni K/Ar di alcune lave. La più
antica fase descritta da Romano (1982) è stata denominata ‘Lave Subalcaline Basali’
e raggruppa i prodotti sottomarini più antichi e quelli subaerei. I prodotti sottomarini
sono stati collocati fra 580-460 ka e situati lungo la costa sul fianco sud-orientale del
vulcano. Le colate laviche subaeree antiche risalgono ad un periodo compreso fra 250 e
320 ka ed affiorano lungo il fianco sud-occidentale della Valle del fiume Simeto. Questi
prodotti vulcanici sono basalti tholeiitici e ad affinità transizionale [Cristofolini & Romano, 1982; Tanguy et al., 1997] eruttati da bocche fissurali disperse arealmente. La
seconda fase, denominata ‘Centri Alcalini Antichi’, comprende un intervallo temporale
che va da 170 a 100 ka, e corrisponde alla transizione dei prodotti che vanno da subalcalini ad alcalini. Questi prodotti segnano anche un cambiamento nello stile eruttivo
1.1 Inquadramento geo-vulcanologico dell’area etnea
Walterhausen
1880
Ritmann
1973
Romano
1982
Recent Mongibello
Mongibello
volcano
Trifoglietto
volcano
Mongibello
volcano
Trifoglietto II
volcano
Ancient Mongibello:
Leone volcano
Ellittico volcano
Trifoglietto Unit
Serra Giannicola Piccola volc.
Vavalaci-Belvedere volcano
Zoccolaro volcano
Chester et al.
1985
Recent Mongibello
Kieffer and Tanguy
1993
Mongibello Moderne
Mongibello Recent
Ancient Mongibello:
Leone volcano
Ellittico volcano Mongibello Ancien
Belvedere volcano
Vavalaci volcano
Cuvigghiuni
Vavalaci
Trifoglietto:
Trifoglietto II vol.
Trifoglietto II volcano
3
SGI, F° 625
Acireale, 2003
Il Piano Synthem Stratovolcano phase:
Mongibello volcano Mongibello volcano
Ellittico
Concazze Synthem
volcano
Ellittico volcano
Girolamo Syntem
Cuvigghiuni volcano
Calanna
volcano
Pre-Etnean
volcanic activity
Zappini Synthem
centres phase:
Cuvigghiuni volcano
serie effusive
Trifoglietto II
Salifizio volcano
Giannicola volcano
Salifizio volcano
Giannicola volcano
Ancient Alkaline Centres:
Trifoglietto I volcano
Pre-Trifoglietto:
Trifoglietto I volcano
Trifoglietto I
Calanna volcano
Monte Po volcano
Calanna volcano
Tardaria volcano
Calanna
Etna Ancien
Basal Tholeiitic
Volcanics
Premieres eruptions
de l'Etna
Basal Subalkaline
Lavas
Valle del Bove
Zoccolaro
Trifoglietto II
serie pyroclastique
Trifoglietto I
volcano
Branca et al.
2004
Trifoglietto volcano
Rocche volcano
Tarderia volcano
Acireale Synthem
Trifoglietto volcano
Rocche volcano
Tarderia volcano
Timpe Synthem
(1)
Timpe phase
Basal Tholeiitic
phase
Figura 1.2: correlazione dei prodotti etnei, in base alla suddivisione della storia dell’Etna
effettuata dai diversi autori [Branca et al., 2004].
che da fissurale passa a centrale. Durante questa fase l’emissione di colate laviche da
centri monogenici, ampiamente distribuiti nell’intera area etnea, porta probabilmente
alla formazione di un primitivo vulcano a scudo che si estende da Alcantara al Simeto; questo è seguito dalla crescita di tre piccoli strato-vulcani (Monte Po, Calanna,
Trifoglietto I) collocati nel versante meridionale della Valle del Bove e in Val Calanna.
La terza fase inizia circa 80 ka e comprende la crescita di un vulcano poligenico
(Unità del Trifoglietto) e la sovraimposizione di piccoli centri vulcanici distinti, situati
nel settore sud-occidentale della Valle del Bove. L’ultima fase, il Mongibello, corrisponde alla formazione di un grande stratovulcano che ha inizio circa 35 ka a nord-ovest del
complesso vulcanico del Trifoglietto. L’attività del vulcano Mongibello è stata divisa
in due stadi: il Mongibello Antico, formato da due distinti centri eruttivi (Ellittico
e Leone) e il Mongibello Recente, che corrisponde ai prodotti vulcanici eruttati negli
ultimi 5000 anni.
Durante gli anni 1966-1984 sono state proposte delle modifiche a questa suddivisione [Chester et al., 1985; Kieffer & Tanguy, 1993] (figura 1.2). Calvari et al. [1994]
per la parte sud occidentale della Valle del Bove, e Coltelli et al. [1994] per la parte
settentrionale della Valle del Bove, hanno apportato ulteriori modifiche alla storia evo-
4
Capitolo 1
lutiva dell’Etna con lo studio delle Unconformity-bounded stratigraphic units (UBSU,
Salvador, 1987); questi dati sono stati in seguito eseguiti sul fianco orientale del vulcano per la realizzazione della nuova Carta Geologica d’Italia alla scala 1:50.000 Foglio
n 625 - Acireale (in stampa).
Il lavoro di Branca et al. [2004] rappresenta lo studio più recente sull’ evoluzione
geologica dell’Etna basata su moderni concetti stratigrafici. Questo tipo di approccio
rappresenta un ulteriore cambiamento rispetto alla mappa geologica di Romano et al.
[1979] in cui sono stati utilizzati criteri litologici, petrochimici e stratigrafici per identificare le unità vulcaniche. Sulla base di nuovi dati stratigrafici e strutturali, Branca
et al. [2004] hanno suddiviso l’evoluzione del vulcano Etna in differenti fasi ognuna
delle quali ha caratteristiche specifiche e ben individuabili.
La prima fase eruttiva è stata denominata Fase Tholeiitica Basale e comprende
prodotti tholeiitici che sono stati emessi con discontinuità fra 580.000 e 260.000 anni. Questa fase è caratterizzata inizialmente da emissioni sottomarine di tipo fissurale di lave olivin-tholeiitiche. Tali prodotti sono costituiti da corpi subvulcanici che
hanno alimentato l’eruzione di pillow lava e brecce ialoclastiche a una profondità di
pochi centinaia di metri [Corsaro & Cristofolini, 1997, 2000]. Uno hiatus temporale
di circa 200.000 anni separa i precedenti prodotti sottomarini dallla successiva attività
eruttiva subaerea [Di Stefano & Branca, 2002], senza cambiamenti dal punto di vista
composizionale [Corsaro & Pompilio, 2004].
La seconda fase denominata Timpe inizia circa 225.000 anni fa [Gillot et al., 1994]
ed è caratterizzata da un’attività di tipo fissurale concentrata sulla costa ionica settentrionale lungo il sistema di faglie, da cui la fase prende in nome [Corsaro et al.,
2002]. Durante questa fase avviene un cambiamento composizionale, il magmatismo
da tholeiitico diviene alcalino. In questa fase l’Etna è un vulcano a scudo che si estende
per circa 15 km lungo la costa ionica e mostra una minor attività sul fianco meridionale. Un importante hiatus temporale divide l’attività vulcanica correlata a questo
precedente stadio alcalino dall’attività seguente rappresentata dai prodotti vulcanici
dell’Ellittico.
La terza fase è denominata Valle del Bove (VdB) ed è caratterizzata da uno spostamento del sistema di alimentazione nell’area della VdB formando in questo modo alcuni
piccoli vulcani poligenici. Questa fase rappresenta l’inizio di un vulcanismo alcalino
etneo di tipo centrato. I vecchi edifici, Rocche e Tarderia, sono situati rispettivamente
a nord-est e a pochi chilometri a sud dell’anello della VdB. Conseguentemente l’attività
eruttiva della Valle del Bove si sposta verso la parte occidentale della VdB formando
1.2 Inquadramento geo-vulcanologico dell’area di Biancavilla
il vulcano denominato Trifoglietto.
La fase più recente è denominata Stratovulcano e si trova spostata a circa 4 chilometri a nord-ovest del sistema di alimentazione vulcanico. Durante questa fase avviene
la crescita del vulcano dell’Ellittico che forma il nucleo principale dell’edificio attuale.
L’attività dell’Ellittico finisce circa 15.000 anni fa con la formazione di quattro eruzioni pliniane che portano alla formazione della caldera [Coltelli et al., 2000]. Durante
l’Olocene l’attività basaltica vulcanica persiste, si forma il vulcano Mongibello (9.000
anni) che coinvolge il collasso di un fianco del vulcano formando un’estesa depressione
della VdB [Calvari et al., 1998]. Negli ultimi 14.000 anni i prodotti del Mongibello
hanno coperto circa l’85% della superficie dell’Etna. Rispetto al vulcano Ellittico, le
successive eruzioni avvengono alla sommità delle bocche e ai fianchi durante un periodo
di persistente attività stromboliana.
La storia piroclastica dell’Etna viene trattata a parte dagli autori. Coltelli et al.
[2000] fanno una classificazione dei depositi piroclastici differente e in disaccordo con
altri autori, riconoscendo cinque grandi eruzioni della storia dell’Etna e 5 principali
fasi dell’attività. La prima denominata ‘A’ ha circa 100.000 anni; la seconda ‘B’ va
da 100.000 a 80.000 anni; la terza ‘C da 80.000 a 16.000 anni. La quarta ‘D’ copre un
piccolo periodo da 15.500 a 15.000 anni e l’ultima ‘E’ va da 13.000 anni al presente.
A queste grandi eruzioni esplosive viene anche ricondotto il deposito dell’Ignimbrite
di Montalto-Biancavilla risalente a circa 15.000 anni e facente parte della fase recente
della storia dell’Etna (Mongibello). La classificazione dei principali cinque depositi
piroclastici dell’Etna degli ultimi 100.000 anni viene da Coltelli et al. [2000] correlata
stratigraficamente sull’intero edificio vulcanico e confrontata con i lavori precedenti di
Romano [1982], Guest et al. [1984], Kieffer [1985], Chester et al. [1985], Coltelli et al.
[2000]. Il Milo Lahar [Romano, 1982; Calvari et al., 1998] viene correlato da Coltelli
et al. [2000] con l’unità D, che va da 15.500 a 15.000 anni; la sua età conferma la
correlazione con la formazione della Caldera dell’Ellittico riportata da Cortesi et al.
[1988], Gillot et al. [1994], Kieffer [1979a].
1.2
Inquadramento geo-vulcanologico dell’area di
Biancavilla
Il paese di Biancavilla è situato sul versante sud-occidentale del vulcano Etna ed affiora
su prodotti di natura sedimentaria e vulcanica. I depositi vulcanici sono stati studiati
5
6
Capitolo 1
in particolare da Romano [1982]. Durante la fase del Mongibello Antico si possono
distinguere due fasi l’Ellittico e il Leone. I prodotti vulcanici attribuibili al centro
eruttivo dell’Ellittico sono stati rinvenuti sui fianchi sud-occidentale, settentrionale e
nord-orientale del vulcano Etna [Romano, 1982]. I prodotti sono principalmente rappresentati da colate laviche non ben preservate. Sul più basso fianco sud-occidentale,
sopra un’ampia area vicino alle città di Biancavilla, Santa Maria di Licodia e Ragalna,
affiora la restante parte di numerosi domi endogeni (figura 1.3; Romano & Sturiale
1981).
Questi domi appartengono alla fase del Mongibello Antico e sono allineati approssimativamente in direzione NE-SW. Presumibilmente verso la fine dell’attività dell’Ellittico si sono create in questa zona le condizioni favorevoli per una attività effusiva
lungo fratture eruttive lineari, di lava fortemente viscosa da cui sono risaliti domi di
lava autoclastica più o meno estesi e allineati [Romano et al., 1979].
Nelle vicinanze di Biancavilla è possibile vedere degli affioramenti ben preservati,
come ad esempio il Monte Calvario. In questo doma la lava appare autobrecciata e
alterata da fluidi idrotermali con evidenti mineralizzazioni di ematite e anche con subordinata tridimite; in essa è anche possibile vedere degli auto-dicchi ovvero intrusioni
distribuite irregolarmente, costituite da lava compatta. Inoltre nel punto di più bassa
altitudine della serie dei domi è possibile vedere una colata più fluida che si estende
verso la scarpata. Affioramenti di questi tipo sono anche stati rinvenuti nella periferia
di Catania (area del Canalicchio); l’area coinvolta in questo tipo di fenomeno eruttivo
deve esser stata molto più estesa anche se oggi risulta nascosta dalle colate della fase del Mongibello Recente [Romano, 1982]. In seguito, circa 15.000 anni fa, un forte
evento esplosivo vede la messa in posto dell’Ignimbrite di Biancavilla, in conseguenza
del quale si forma la caldera dell’Ellittico; una sequenza di questo deposito affiora sul
basso versante sud-occidentale del vulcano [Kieffer, 1973; Duncan, 1976; Romano &
Guest, 1979; De Rita et al., 1991; Coltelli et al., 1994]. La natura piroclastica di questi
depositi fu notata inizialmente da Kieffer [1973]. I depositi di colata piroclastica della
fase del Mongibello Antico sono ben esposti in due valli nei dintorni di Biancavilla
denominate: Vallone San Filippo e Vallone di Licodia. La formazione di Biancavilla
occupa un’area meno estesa rispetto a quella di Montalto in quanto i depositi piroclastici sono stati ricoperti a Nord dalle lave recenti. Romano & Sturiale [1981] hanno
esaminato in dettaglio i prodotti piroclastici che affiorano nel vallone di San Filippo a
NE di Biancavilla e nel vallone di Licodia a N di Santa Maria di Licodia, dividendoli
in 4 unità piroclastiche non sempre distinguibili fra loro.
1.2 Inquadramento geo-vulcanologico dell’area di Biancavilla
Figura 1.3: stralcio della Carta Geologica dell’Etna alla scala 1:100.000 tratto da Romano [1982].
7
8
Capitolo 1
Le sezioni stratigrafiche studiate da questi autori mostrano caratteristiche simili in
entrambe le valli. I depositi sono formati da materiale vulcanico di diverse dimensioni,
blocchi di lava, bombe, pomici e sabbia, immersi in una matrice cineritica tutte aventi
la stessa composizione chimica benmoreitica.
Il deposito di Biancavilla ha uno spessore che varia da 2 a 15 metri, che in parte
ricopre la lava autobrecciata del doma. In quest’area sono distinguibili due unità con
differenti caratteristiche; non è ben chiaro il contatto fra i due, ma è probabile che le due
unità siano parte dello stesso evento eruttivo. L’unità più bassa in accordo con Duncan
[1976] sembra essere un deposito di lahar, con una distribuzione eterogenea dei prodotti.
L’unità superiore, invece, ha le caratteristiche di un flusso piroclastico primario, con
una distribuzione dei prodotti più omogenea ed una migliore compattezza. Datazioni
14
C di alberi carbonizzati rinvenuti all’interno dell’unità superiore di questo deposito
hanno fornito un’età di 14.18 ± 26 BP [Kieffer, 1979a,b; Romano & Sturiale, 1981].
Capitolo 2
Mineralogia degli anfiboli
2.1
Introduzione
Il sistema classificativo degli anfiboli è molto complicato e richiede per una adeguata
rappresentazione un sistema quadri-dimensionale. Uno schema di nomenclatura è stato
proposto da Leake et al. [1997] ed è riportato in figura 2.1.
Hawthorne e Oberti (2006) hanno proposto una nuova classificazione per gli anfiboli basata su: il ruolo dell’OH, F e Cl, Li e Fe3+ nella cristallochimica degli anfiboli e
la necessità di schemi separati per gli anfiboli con (OH,F,Cl)<1.0 apfu; le sostituzioni
di carica, come base per il riconoscimento di specie distinte; l’uso di principali costituenti dominanti; l’uso di prefissi per identificare sostituzioni dominanti omovalenti;
le principali variabili chimiche usate nelle procedure di classificazione. Questo criterio
sarà principalmente su base cristallochimica e non composizionale, come nel caso della
classificazione di Leake.
La nomenclatura attualmente proposta è basata sulla chimica e sulla simmetria cristallografica. La classificazione è basata sul contenuto chimico della formula standard
dell’anfibolo A B2 V I C5 IV T8 O22 (OH)2 . Questa formula, precisa Leake nello stesso lavoro, non è in grado di definire un anfibolo. Un anfibolo deve avere una struttura
basata su una doppia catena silicatica; un biopiribolo con un uguale numero di catene
di pirosseno e triple catene potrebbe avere la stessa formula, ma non essere un anfibolo.
9
Capitolo 2
10
Figura 2.1: classificazione generale degli anfiboli, escludendo gli anfiboli di Mn-Fe- Mn-Li [Leake et al., 1997]
2.1 Introduzione
11
I componenti della formula descritti convenzionalmente con A, B, C, T e OH
corrispondono ai seguenti siti cristallografici:
A = un sito per formula unitaria
B = due siti M4 per formula unitaria
C = cinque siti distribuiti due M1, due M2 e uno M3 per formula unitaria
T = otto siti distribuiti in due set di quattro
OH = due siti per formula unitaria
Gli ioni che occupano questi siti sono:
2 e K per il sito A;
Na per il sito A e B;
Ca solamente in B;
ioni tipo L: Mg, Fe2+ , Li e rari ioni di simile grandezza come Zn, Ni, Co in C o
in T;
ioni tipo M: Al, Fe3+ , a raramente Fe3+ , Cr3+ in C solamente;
ioni di alta valenza: Ti4+ in C o in T, Zr4+ , in C soltanto, Si in T soltanto;
gli anioni OH, F, Cl, O vanno in OH.
La formula standard dell’anfibolo viene calcolata in base a questo, ma è chiaro
che sono convenzioni aritmetiche, che assegnano ioni a convenienti e ragionevoli siti di
occupanza. Questo però non può esser confermato senza dirette evidenze strutturali.
Gli anfiboli sono classificati principalmente in quattro gruppi che dipendono dall’occupanza del sito B. Questi gruppi sono stati ridefiniti in minima parte e sono:
1. Anfiboli ferro-magnesiaci: (Ca+Na)B < 1 e la somma degli ioni
L (Mg, Fe, Mn, Li)B ≥ 1
2. Anfiboli calcici: (Ca+Na)B ≥ 1 e NaB < 0.50; usualmente CaB > 1.50
3. Anfiboli calco-sodici: (Ca+Na)B ≥ 1 and 0.50 < Na < 1.50
4. Anfiboli sodici: Na ≥ 1; il nome precedente era anfiboli alcalini
12
Capitolo 2
All’interno di ogni gruppo un minerale assume un nome specifico riferito ad una composizione con un suo appropriato diagramma bidimensionale. Questi sono suddivisi
rispetto al Si e Mg/(Mg+Fe2+ ) o Mg/(Mg+Mn2+ ) con i prefissi per indicare le maggiori sostituzioni e con i modificatori opzionali per specificare le sostituzioni meno
importanti.
2.2
Gli anfiboli calcici
Con il termine orneblenda vengono compresi gli anfiboli calcici senza specificare con
precisione il range composizionale al quale appartengono. Come mostrato in figura 2.2 esistono differenti termini per definire gli anfiboli calcici a seconda del range
composizionale.
Il gruppo è definito come anfibolo monoclino nel quale (Ca+Na)B ≥ 1 e NaB < 0.50
e usualmente CaB > 1.50. In figura 2.2 è mostrata la classificazione in dettaglio.
L’edenite rientra negli anfiboli calcici che mostrano i seguenti parametri:
CaB ≥ 1.50, (Na+K)A ≥ 0.50, 7.5 ≤ Si ≤ 6.5 (Si in formula), Ti < 0.50,
0.5 ≤ (Mg/(Mg+Fe2+ ) ≤ 1.0 . Leake et al. [1997] nello stesso lavoro sottolineano
che l’edenite viene riportata come end-member della serie edenite-ferro-edenite con
formula ideale :
Na Ca2 Mg5 Si7 AlO22 (OH)2
La fluoro-edenite, termine estremo di fluoro, va a costituire un nuovo end-member
della serie edenite −→ fluoro-edenite [Gianfagna & Oberti, 2001]. Come riportato da
Raudsepp et al. [1991], l’edenite è un minerale instabile e si trova solo come fase non
predominante, ovvero come minerale di composizione intermedia. In particolare Raudsepp et al. [1991] fanno una revisione sui metodi di sintesi degli anfiboli e sostengono
che diversi end-member degli anfiboli, ad esempio l’edenite e la tschermakite, potrebbero non esistere come minerali stabili. Hawthorne et al. [1996] rivede la sintesi e la
caratterizzazione degli end-member degli anfiboli calcici e delle richteriti e suggerisce
che se paragonati a composizioni intermedie queste fasi richiederebbero un’alta entropia per la loro stabilità. La rarità dell’edenite naturale è confermata nel rapporto sulla
nomenclatura degli anfiboli di Leake et al. [1997].
2.3 Gli anfiboli di fluoro
13
Figura 2.2: classificazione degli anfiboli calcici [Leake et al., 1997].
2.3
Gli anfiboli di fluoro
Gli anfiboli di fluoro sono molto più comuni di quanto si pensi. Significativi contenuti
di fluoro sono riportati in bibliografia fino dal 1914 [Doelter, 1914]. Un esame della
mineralogia degli anfiboli eseguito da Petersen et al. [1982] basata su dati di letteratura ha rivelato un tipo di anfiboli nei quali X = F/(F + OH) > 0.50; in seguito
a questo lavoro sono stati accettati dall’IMA-CNMMN nove nuovi anfiboli di fluoro. Quattro di questi sono anfiboli calcici: fluor-cannilloite [Hawthorne et al., 1996],
fluoro-edenite [Gianfagna & Oberti, 2001], fluoro-pargasite [Lupulescu et al., 2005],
fluoro-magnesiohastingsite [Bojar & Walter, 2006].
In letteratura sono riportati altri anfiboli calcici di fluoro rinvenuti in ambienti
14
Capitolo 2
geologici simili. Tomita et al. [1996] riportano il ritrovamento di una fluor-edenite, un
anfibolo calcico (F=1.5 pfu), nelle cavità di un doma lavico andesitico, denominato
Ishigamiyama (Kumamoto Pref., Giappone). In Groenlandia è stata rinvenuta una
ferri-fluoro-edenite [Marks et al., 2003], che presenta rispetto alla fluoro-edenite di
Biancavilla, un maggior contenuto in ferro (30% circa).
2.4
Gli anfiboli asbestiformi e fibrosi
In seguito alla scoperta di nuovi minerali fibrosi, oltre alle fibre asbestiformi, chiamate
comunemente amianto, sono state dimostrate essere un fattore eziologico le fibre minerali non normate. La fluoro-edenite, oggetto di studio in questa ricerca, appartiene a
questo tipo di fibre, che non possono essere definite asbesto, ma che provocano effetti
analoghi sulla salute dell’uomo.
Il termine asbesto fu inizialmente utilizzato per indicare il nome di un minerale
[Zoltai, 1978]; attualmente invece viene utilizzato come termine commerciale, applicato
ai minerali fibrosi utilizzati nei processi industriali [Zoltai, 1981].
Secondo il decreto legislativo n. 257 (25 luglio 2006), i minerali riconosciuti come
asbesti sono: actinolite d’amianto, grunerite d’amianto (amosite), antofillite d’amianto,
crisotilo, crocidolite e tremolite d’amianto.
Gli anfiboli asbestiformi posseggono molte proprietà sfruttabili dal punto di vista industriale, quali la forma, la flessibilità, la bassa termalità, la conduttività, la
durabilità chimica e meccanica, la relativa incombustibilità. Queste proprietà se da
un lato risultano vantaggiose al livello industriale, dall’altro appaiono essere dannose
per l’uomo. Non tutti i minerali che cristallizzano con l’abito asbestiforme, hanno
le caratteristiche idonee per lo sfruttamento industriale, di conseguenza il loro potere
cancerogenico non viene investigato. Gli anfiboli asbestiformi possono esser nominati
in accordo al nome preciso del minerale, seguito dal suffisso asbesto. Nel caso in cui
invece la natura del minerale sia incerta o sconosciuta il minerale prenderà il nome di
anfibolo-asbestiforme.
Infine è necessario fare un’altra precisazione: i termini fibroso ed asbestiforme non
hanno lo stesso significato. Un minerale cristallizza con abito fibroso se è composto
da fibre separabili. Il termine asbestiforme invece ha un significato più ristretto: il
minerale deve assomigliare ad un asbesto, ovvero deve possedere le seguenti proprietà:
1. la forma allungata assomigliante alle fibre organiche; la sezione trasversale può
essere poligonale, circolare o irregolare con le facce del cristallo lisce.
2.5 Stato dell’arte degli asbesti e del loro potenziale patogeno
15
2. le fibre asbestiformi sono più forti e più durevoli del corrispettivo minerale
cristallizzato con altri abiti.
3. le fibre cristallizzano normalmente in fasci di individui separabili e/o in fibre di
differente qualità e composte da fibrille di diametro minore. Le fibre asbestiformi
possono essere rinvenute con differenti abiti e in associazioni di cristalli.
Durante questa ricerca è stata anche descritta e di conseguenza definita la morfologia della fluoro-edenite (vedi capitolo 7); infatti la fluoro-edenite ed analogamente altri
minerali, pur essendo responsabile di malattie provocate da minerali di asbesto, non è
considerata tale.
In tabella 2.3 sono elencati i minerali non considerati asbesto ma che provocano il
mesotelioma pleurico o peritoneale in differenti situazioni geologiche nel mondo.
Un caso simile a quello di Biancavilla è stato osservato in un villaggio della Cappadocia (Turchia), nel quale su una popolazione di poche centinaia di persone si sono
accertati 29 casi di mesotelioma pleurico e 4 casi di mesotelioma peritoneale non associato all’esposizione professionale [Temel & Gündogdu, 1996]; studi successivi hanno
mostrato la presenza di fibre zeolitiche in particolare erionite (figura 2.3) nel materiale
utilizzato per la costruzione di case [Lilis, 1981].
Recentemente nel Libby (Montana, U.S.A.) è emerso un altro caso di presenza di
mesotelioma pleurico in assenza di esposizione professionale all’amianto. Il minerale
responsabile della malattia è l’anfibolo winchite (figura 2.3) appartenente alla serie
degli anfiboli calco-sodici [Wylie & Verkouteren, 2000].
Queste nuove scoperte rendono necessario uno studio delle fibre non normate; questi
minerali, non essendo considerati asbesto, non sono messi al bando e vengono ancor
oggi utilizzati nell’edilizia. La fluoro-edenite come nuovo minerale deve, quindi, essere
studiata e caratterizzata anche con questo scopo.
2.5
Stato dell’arte degli asbesti e del loro potenziale patogeno
I minerali asbestiformi sono considerati oggi un rischio reale per la salute dell’uomo,
essendo stato dimostrato il legame fra respirazione di questi minerali e sviluppo di
malattie polmonari quali asbestosi, cancro del polmone e mesotelioma pleurico.
I sei minerali normati come asbesti vengono considerati ugualmente nocivi per la
salute umana. Le attuali conoscenze sui minerali asbestiformi portano invece ad ipotiz-
16
Capitolo 2
Amianto (o Asbesto)
Fibre non normate
Fibre di serpentino:
Fibre argillose:
Crisotilo
Palygorskite (Attapulgite)
Sepiolite
Fibre di anfibolo:
Altri minerali fibrosi:
Crocidolite
Wollastonite
Grunerite d'amianto (amosite)
Nemalite (brucite fibrosa)
Antofillite d'amianto
Talco
Actinolite d'amianto
Zeoliti: mordenite, erionite
Tremolite d'amianto
Whincite
Fluoro-edenite
Balangeroite
Carlosturanite
Figura 2.3: le fibre minerali naturali classificate asbesto e le fibre non normate.
zare che ciò non sia del tutto vero e che diversi fattori possano contribuire allo sviluppo
di malattie. Questi fattori sono: la forma, la composizione chimica ed in particolare il
contenuto in ferro ferroso, la biopersistenza. Recenti studi epidemiologici hanno infatti
dimostrato che la crocidolite, l’amosite e la tremolite sono molto più pericolosi del
crisotilo. Ad esempio il crisotilo, essendo un serpentino, ha una differente struttura
rispetto all’anfibolo e quindi una differente biopersistenza, fattore indispensabile per
provocare danni alle cellule.
Indagini in vivo ed in vitro sulla fluoro-edenite hanno dimostrato che la morfologia
prismatica, anche se polverizzata, non mostra alcuna reattività mentre la morfologia
fibrosa si mostra reattiva. Probabilmente ciò è dovuto alla morfologia fibrosa e ad un
maggior contenuto di ferro ferroso nella morfologia fibrosa rispetto a quella prismatica.
2.5 Stato dell’arte degli asbesti e del loro potenziale patogeno
17
Recenti studi in vivo e in vitro mostrano come probabile causa dell’instaurarsi del
mesotelioma pleurico la presenza di ferro ferroso [Hardy & Aust, 1995]. Sono tutt’ora
in corso esperimenti per verificare quale sia il maggior responsabile del mesotelioma
pleurico nella fluoro-edenite fibrosa [Cardile et al., 2004; Soffritti et al., 2000; Comba
et al., 2003].
2.5.1
L’esposizione ambientale nell’area di Biancavilla
Il mesotelioma pleurico è considerato l’indicatore di una esposizione professionale o
ambientale all’asbesto [McDonald et al., 1989].
In Italia a causa del mesotelioma pleurico muoiono ogni anno circa 1000 persone. La
mortalità legata al tumore maligno pleurico è monitorata in tutti i comuni italiani; le
risultanti cifre di mortalità sono comparate con l’indice atteso di mortalità standardizzato (expected standardised mortality o SMR), diviso per ogni persona in base all’età, il
sesso e l’anno di calendario. Nel periodo fra il 1988 e il 1992 un anomalo incremento di
questo fattore (SMR 417, 4 casi osservati) si è verificato nel paese di Biancavilla; una
sorveglianza ambientale e mineralogica nel paese non ha però mostrato alcuna esposizione professionale all’amianto o esposizione da manufatti che lo contenessero [Paoletti
et al., 2000]. Nel periodo di osservazione successiva questo fattore è ulteriormente
aumentato fino ad arrivare a diciassette casi osservati nel dicembre 1997. Questi casi
hanno delle peculiarità, fra le quali un maggior numero di casi verificatosi in donne ed
un’età bassa delle persone decedute. Questi dati portano ad ipotizzare un’esposizione
di tipo naturale e non professionale da parte della popolazione. E’ stato studiato il
caso di una donna di ottantasei anni, in cui è stata riscontrata nei polmoni la presenza
di fibre minerali. Lo studio del campione autoptico di queste fibre, attraverso indagini
in microscopia elettronica, ha portato ad assimilare per composizione tali fibre a quelle
presenti nei prodotti vulcanici di Biancavilla.
Questi dati forniscono importanti informazioni per valutare il rischio per la salute
umana. Nel 2002 l’area di Biancavilla è stata resa ‘Sito di Interesse Nazionale’ (D.M.
18.07.2002, G. U. n. 231 del 2.10.2002). Il sito è rappresentato da un’area delimitata
da confini urbanistici netti, e non segue criteri di tipo geologico-ambientali.
Durante lo studio dei prodotti vulcanici dell’area di Biancavilla si è cercato di
identificare la sorgente naturale dell’esposizione. Fibre minerali sono state rinvenute
nei campioni di muro, intonaco e cemento prelevati nel paese di Biancavilla [Burragato
et al., 2005]. Da questo studio è emerso che i campioni di intonaco delle abitazioni di
18
Capitolo 2
Biancavilla contengono fibre minerali, ed i materiali utilizzati sembrano provenire dalla
cava in località Il Calvario se non si esclude la presenza di cave abusive anche al di fuori
del paese [Bruni et al., 2006]. Sono stati prelevati anche dei campioni di particolato
atmosferico in vari punti della città e si è visto che le fibre sono maggiormente presenti
nella zona a nord-nordest e a sud-sudest. E’ importante notare come queste zone,
in particolare la zona a nord, sia in espansione e le strade non siano ancora tutte
asfaltate [Bruni et al., 2006]. Questo porterebbe ad ipotizzare l’esposizione di nuovi
affioramenti contenenti le fibre in seguito allo sbancamento e alla movimentazione dei
prodotti vulcanici.
Il caso di Biancavilla è il primo in cui si abbia il rinvenimento di anfiboli fibrosi in
ambiente vulcanico. Questa ricerca oltre allo studio e alla caratterizzazione del minerale, prevede l’identificazione dei litotipi che la contengono e della sorgente di esposizione;
in tal modo sarà possibile effettuare una zonazione sulla presenza e diffusione di tali
fibre minerali.
Capitolo 3
Materiali e Metodi di ricerca
3.1
Introduzione
La ricerca effettuata durante questi tre anni ha avuto come punto di partenza la scelta
del tipo di studio da eseguire sul terreno ed in laboratorio.
Durante le indagini di terreno sono emerse alcune difficoltà dovute sia alla non
chiara origine dei prodotti vulcanici in esame sia alla presenza di prodotti metasomatizzati con fasi micrometriche e submicrometriche. Le ricerche sul terreno sono state,
pertanto, effettuate curando in modo particolare la fase del campionamento, effettuato
in modo mirato e dettagliato al fine di ottenere informazioni attendibili per l’intera
area di Biancavilla (capitolo 4).
La scelta del tipo di ricerche da eseguire in laboratorio rappresenta un punto fondamentale di questo lavoro. Il tipo di campioni raccolti ha, infatti, reso necessario uno
studio accurato delle metodologie da applicare nella preparazione e nell’analisi di tale
materiale.
L’analisi delle porzioni di materiale incoerente, in particolare, ha richiesto una
accurata preparazione preliminare dei campioni, tale da permettere la separazione
delle fasi micrometriche e submicrometriche presenti.
La successiva scelta delle analisi da eseguire è stata preceduta da un attento esame
dei possibili metodi analitici, utilizzabili in questo studio, in modo da ottenere, attraverso un approccio multi-analitico, i dati necessari per un completo studio mineralogico
e genetico degli anfiboli di fluoro presenti nell’area.
19
20
Capitolo 3
3.2
Tecniche di preparazione ed analisi dei minerali
micrometrici e submicrometrici
I campioni raccolti durante le indagini di terreno sono rappresentati da un lato da
prodotti litoidi, che corrispondono alle lave inalterate ed alterate del sistema di dicchi
e domi lavici, e dall’altro da porzioni di materiale incoerente che corrispondono alle
lave autobrecciate del doma.
Per quanto riguarda le porzioni incoerenti in cui è stata rinvenuta la presenza
della fluoro-edenite fibrosa è stato necessario acquisire una conoscenza approfondita
dei metodi di preparazione e di analisi di tali campioni. Utilizzando la porzione fine
del materiale, disperso in acqua distillata, sono stati preparati diversi campioni per
effettuare le osservazioni al Microscopio Ottico Polarizzatore delle fasi presenti; in
particolare questo tipo di osservazione è stato utilizzato per verificare la presenza della
fluoro-edenite fibrosa.
La fluoro-edenite fibrosa, ove presente, può rappresentare fino al 30% delle fasi nei
campioni incoerenti [Gianfagna et al., 2003].
Per studiare la fluoro-edenite fibrosa è stato necessario effettuare in parallelo uno
studio che portasse alla separazione delle fasi fibrose rispetto al totale del campione.
Studi preliminari effettuati presso il Dipartimento di Scienze della Terra hanno
portato ad interessanti risultati dal punto di vista della separazione. La separazione
gravimetrica in acqua è stata effettuata attraverso differenti fasi: setacciatura in umido
del campione, dispersione del passante fine in acqua distillata, prelievo di campioni di
soluzione a tempi fissi, analisi diffrattometrica; quest’ultima è stata effettuata dopo
ogni prelievo per verificare l’effettivo arricchimento di tale fase. Tale procedura ha
portato ad un preliminare arricchimento in fibre fino al 70 % sul totale del materiale.
Il materiale è stato posto in un becker di cinque litri, a cui è stata aggiunta acqua
distillata e fatto sedimentare; dopo circa 30 ore il surnatante, costituito quasi esclusivamente da fibre, è stato prelevato, filtrato (filtri < 1µm) ed essiccato. I campioni sono
stati arricchiti fino al 95% circa di fibre anfiboliche, il restante è costitutito da feldspato
[Gianfagna et al., 2006a]. Ulteriori studi hanno portato ad arricchire il materiale fino
al 95% in fluoro-edenite fibrosa rispetto alle restanti fasi [Gianfagna et al., 2006a].
Dal punto di vista analitico, le dimensioni micrometriche e submicrometriche hanno rappresentato notevoli difficoltà. Le dimensioni ridottissime del materiale hanno
reso necessario l’utilizzo di tecniche quali, ad esempio, il SEM-EDS. Per la microanalisi quantitativa non è stato possibile l’uso della Microsonda Elettronica (EMPA),
3.3 Ricerche di laboratorio
21
in quanto il diametro del fascio elettronico di questa apparecchiatura (circa 1-2µm) è
maggiore del diametro medio delle fibre anfiboliche (< di 1µm).
Pertanto, oltre alle varie metodologie di indagine finora elencate sono state previste
tecniche specifiche, come ad esempio il SEM-EDS ‘standardizzato’ attraverso fasi di
composizione nota. Per ottenere analisi affidabili sul contenuto di ossidi nelle fibre, è
stato standardizzato il SEM-EDS con l’uso della fluoro-edenite prismatica, precedemtemente analizzata con la Microsonda Elettronica. I due campioni, la fluoro-edenite
fibrosa e prismatica, sono stati preparati sul medesimo stub in modo da ottenere le
stesse condizioni operative; inoltre la fluoro-edenite prismatica è stata precedentemente
polverizzata in modo da evitare possibili differenze nella risposta del fascio elettronico
dovute alle dimensioni del cristallo. Attraverso la sovrapposizione degli spettri e le differenze evidenziate, è stato possibile quantificare le differenze in ossidi degli elementi
presenti.
I dati ottenuti sono stati confrontati con studi in parallelo effettuati attraverso
analisi strutturali con il metodo Rietveld che hanno confermato l’affidabilità di tali
metodi.
3.3
Ricerche di laboratorio
La ricerca ha avuto come obiettivo lo studio della fluoro-edenite, minerale rinvenuto
per la prima volta a Biancavilla; lo studio mineralogico di questo nuovo minerale nelle
diverse morfologie ha richiesto un particolare approccio determinativo, attraverso l’uso
di tecniche e metodiche avanzate, finalizzate alla sua caratterizzazione. Per l’identificazione e la classificazione della fuoro-edenite, inoltre, è stato necessario affiancare lo
studio della roccia ospite e delle fasi in associazione, che ha anche portato all’individuazione di un nuovo minerale, la fluoroflogopite in seguito accettata dalla CNMMN
(2006-011).
Come già evidenziato dalle indagini di campagna, la metasomatizzazione delle rocce ha reso difficile l’identificazione dell’associazione mineralogica secondaria; questo
fenomeno, puramente locale, ha comportato uno studio di dettaglio delle fasi e della
particolare associazione di minerali, spesso attribuibile ad un singolo deposito.
I metodi di indagine utilizzati sono stati: Microscopia Ottica (MO), Diffrattometria a Raggi X (XRD), Microsonda Elettronica (EMPA), Microscopia Elettronica a
Scansione (SEM-EDS) e a Trasmissione (TEM), Spettrometria di Massa (ICP-MS), la
Microsonda ad Ablazione Laser (LA-ICP-MS), Spettroscopie Mössbauer e Infrarosso
22
Capitolo 3
(FT-IR). Ciascuna di esse ha fornito il proprio contributo sperimentale, anche se alcune
tecniche hanno dovuto subire un adattamento al particolare materiale in studio.
Microscopio Ottico. Il Microscopio Ottico in luce polarizzata è stato utilizzato
per effettuare un’analisi mineralogico-petrografica dei minerali presenti nelle rocce e nelle porzioni autobrecciate. Queste osservazioni hanno permesso di studiarne la composizione e di individuare e studiare i minerali principali (fenocristalli
sialici e femici), i minerali accessori e la pasta di fondo (cristallina, vetrosa); inoltre, è stato possibile differenziare la paragenesi primaria delle lave benmoreitiche
rispetto ai minerali secondari di neoformazione associati alla fluoro-edenite. Sono stati, inoltre, preparati alcuni vetrini con il materiale fine appartenente alle
porzioni autobrecciate, disperso in acqua distillata, utilizzati per l’osservazione
del materiale micrometrico la separazione e l’arricchimento di tale materiale, e
per verificare l’eventuale presenza delle fibre.
Microsonda Elettronica (EMPA-WDS). Le analisi alla Microsonda Elettronica
hanno permesso di determinare la composizione chimica puntuale delle fasi presenti nei campioni scelti e calcolarne la formula cristallochimica. Questo strumento è particolarmente adatto a determinare la composizione puntuale dei minerali
(l’area di analisi è di circa 2-3 µ2 m) e permette, quindi, di rilevare la presenza
di zonature, inclusioni o alterazioni all’interno dei cristalli analizzati. Le analisi
chimiche sono state effettuate con la Microsonda Elettronica CAMECA del CNRIGAG, Sezione di Roma, avente cinque spettrometri WDS (Wave Dispersive System), ed uno EDS (Energy Dispersive System). Le condizioni operative sono
state: una tensione utilizzata di 15 kV con corrente di 15 nA; un fascio variabile
a seconda del campione; 20 s (peak count-time), 10s (background count-time).
La precisione nella determinazione degli elementi maggiori rientra nell’1 % del
reale quantitativo presente, mentre quella per gli elementi minori è del 10%.
La sezione è stata resa conduttiva attraverso un processo di metallizzazione,
che consiste nello stendervi sopra un sottile film di grafite. In tal modo si ha
la rivelazione e l’analisi dei Raggi X caratteristici, emessi dalle diverse specie
atomiche presenti nel campione. La Microsonda Elettronica non consente di
distinguere lo stato di ossidazione degli elementi, quindi il Fe2+ ed il Fe3+ sono
stati espressi come ferro totale (Fetot ). Per questa ricerca sono state scelte le
sezioni sottili più rappresentative; in ogni minerale, sono state effettuate almeno
tre analisi, per evidenziare eventuali variazioni composizionali. Nelle porzioni di
3.3 Ricerche di laboratorio
23
materiale incoerente è stato possibile analizzare solo le fasi di dimensioni maggiori
di 1µm di diametro; di conseguenza, non è stato possibile analizzare le fibre
anfiboliche che mostrano un diametro inferiore ad 1µm.
Spettroscopia Mössbauer. Tramite spettroscopia
57
Fe Mössbauer è stato possi-
3+
bile stabilire il rapporto Fe /Fetot nella fluoro-edenite, ed in altri minerali in
cui assume un ruolo importante discriminare il contenuto del ferro ferrico e ferroso. Questa tecnica è stata scelta in quanto assume notevole importanza per
gli aspetti mineralogici, cristallochimici e genetici, ma anche per quelli di tipo
ambientale e sanitario. Infatti il contenuto di ferro ferroso è il principale responsabile insieme alla morfologia delle malattie della pleure; di conseguenza un
maggiore contenuto di Fe2+ di fluoro-edenite, associato ad una tipica morfologia
asbestiforme, avvalora significativamente l’ipotesi che tali fibre possano essere
state la reale causa del mesotelioma pleurico nella cittadina di Biancavilla. E’
stato necessario raccogliere lo spettro per molti giorni dato lo scarso contenuto di
ferro totale ricavato dall’analisi microchimica (circa 2.5 % Fetot ) per raccogliere
risultati con una statistica di conteggio affidabile.
Lo spettrometro Mössbauer WISSEL-ELSCINT utilizzato in questo studio è presente nel Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università degli Studi di Roma
‘La Sapienza’ . La sorgente montata è a
57
Co. Sono stati separati circa 10 mg di
cristalli di fluoro-edenite, in seguito finemente macinati in acetone; la polvere del
campione è stata poi dispersa in un mezzo inerte (lucite) di quantità pari circa al
doppio del campione, allo scopo di favorire la formazione di un assorbitore quanto più omogeneo possibile. Per formare la pasticca, infine, la miscela costituita
dal campione e dalla lucite, è stata collocata in una pressa di metallo e scaldata
debolmente per circa 15 minuti, per raggiungere un certo livello di coesione fra
i granuli, poi inserita nel cilindro portacampione situato lungo il percorso dei
raggi. Il campione viene pressato fino ad uno spessore di circa 0.3 mm e tenuto
a temperatura ambiente.
Il sistema di rivelazione è costituito da un contatore proporzionale; è necessario
effettuare numerose scansioni, anche centinaia di migliaia; per quanto riguarda i
campioni di Biancavilla è stato necessario effettuare milioni di scansioni, a causa
dello scarso contenuto di ferro da un lato e della quantità scarsa del campione. Il
numero di conteggi minimo dipende dal contenuto di ferro del campione, per cui
vengono sommati i singoli spettri ottenuti. In tal modo il rumore di fondo che
24
Capitolo 3
è casuale viene minimizzato, mentre l’assorbimento reale è esaltato. Gli spettri
sono stati eleborati utilizzando il programma Recoil 1.04, assumendo per i picchi
una forma lorenziana. Nel campione SS si è assunta una distribuzione quadrupole
splitting.
Per valutare la bontà dell’interpretazione degli spettri è stato usato il parametro
di attendibilità (χ2 ) e le incertezze sono state calcolate usando una matrice di
covarianza. Gli errori sono stimati a 0.02 mm/s per i parametri spettrali isomer
shift (IS), quadrupole splitting (QS) ed ampiezza del picco (w) e non meno del
+3% per l’area dei doppietti.
Microscopia Elettronica a Scansione con microanalisi (SEM-EDS). Il Microscopio Elettronico a Scansione è stato utilizzato sia per analisi d’immagine, sia per
analisi di tipo composizionale (EDS). La determinazione di variazioni composizionali all’interno dei cristalli e la determinazione della composizione di minerali
sono alcune delle applicazioni per le quali è stato utilizzato questo strumento.
Grazie agli elettroni secondari, emessi dal campione sotto il bombardamento, è
stato possibile studiare i più piccoli particolari topografici. Per questo studio è
stato utilizzato il SEM modello ZEISS DSMA140 presente nel Dipartimento di
Scienze della Terra dell’Università degli Studi di Roma La Sapienza. Le proporzioni semiquantitative degli ossidi sono state ricalcolate attraverso il sistema
Link-ISIS.
A causa delle dimensioni del materiale micrometrico per le microanalisi quantitative non è stato possibile utilizzare la Microsonda Elettronica (EMPA) in quanto
il diametro del fascio elettronico di questa apparecchiatura (circa 1-2µm) è maggiore del diametro medio delle fibre anfiboliche (< di 1µm). In tal modo l’analisi
delle fibre anfiboliche rimaneva un problema irrisolto, rendendo necessario l’uso
di una tecnica analitica che fornisse analisi chimiche quantitative delle fibre. La
composizione della fluoro-edenite fibrosa è stata analizzata al SEM-EDS standardizzato con la composzione della fluoro-edenite prismatica, la cui composizione
è nota, come illustrato nell’articolo di Gianfagna et al. [2006a].
X Ray Powder Diffraction(XRPD). Il metodo dei Raggi X è stato utilizzato sia
per identificare le fasi presenti all’interno dei campioni delle porzioni autobrecciate del doma, sia per identificare altri minerali, come ad esempio gli ossidi,
opportunamente separati dagli altri minerali presenti nella concrezione della roccia. Il campione viene preparato sotto forma di una sottilissima polvere e posto
3.3 Ricerche di laboratorio
25
su di un vetrino, in un capillare o su una base di silice (portacampione ’zero
background’). La polvere è stata ottenuta macinando la roccia in un mortaio
d’agata. E’ stato utilizzato il diffrattometro per polveri SEIFERT MZIV presente presso il Dipartimento di Scienze della Terra, Università degli Studi di Roma
‘La Sapienza’. L’identificazione delle fasi è avventuta attraverso il confronto con
le schede ICSD.
Microscopia Elettronica a Trasmissione (TEM). La Microscopia Elettronica a
Trasmissione (TEM) è una metodologia ampiamente utilizzata in campo mineralogico, sia per indagini morfologiche che per quelle di tipo cristallochimico,
data la versatilità dell’apparecchiatura, capace di offrire numerose opportunità
operative. Oltre ad immagini ad alto ingrandimento e ad alta risoluzione (HRTEM), il TEM permette di eseguire microanalisi puntuali e diffrazioni elettroniche orientate (SAED), le quali danno la possibilità di effettuare misure dirette
di distanze reticolari finalizzate ad indagini strutturali del minerale in studio.
Questa metodologia si presta molto bene allo studio delle fibre minerali date le
loro dimensioni e le loro composizioni chimiche molto complesse, che necessitano di approfonditi studi strutturali ai fini di una loro indubbia definizione e
classificazione. I campioni sono stati precedentemente separati attraverso una
sedimentazione gravimetrica [Gianfagna et al., 2006a]. Il surnatante è stato prelevato e dopo essere stato osservato accuratamente al Microscopio a Scansione,
è stato immerso in alcool isopropilico. Un campione tal quale è stato messo sul
supporto porta-campione, mentre il secondo è stato sottoposto a macinazione
prima di essere montato. In tal modo le gocce del materiale in sospensione sono
state quindi versate su un supporto, costituito da un retino di Cu ricoperto da
un film sottilissimo di grafite. I risultati preliminari sulle fibre hanno mostrato
una grande validità dei metodi stessi ai fini delle loro determinazioni specifiche.
Il TEM, un Philips CM12 operante a 120 kV, è stato utilizzato presso il Dipartimento di Scienze Mineralogiche e Petrologiche dell’Università degli Studi di
Torino.
Microsonda ad Ablazione Laser (LA-ICP-MS). La Microsonda ad Ablazione Laser è una metodologia d’indagine che permette di analizzare quantitativamente in
un dato volume il contenuto di elementi minori e in traccia. Gli elementi minori
ed in traccia sono stati analizzati tramite la LA-ICP-MS installata al CNR-IGG
di Pavia. In questo lavoro sono state scelte le seguenti condizioni operative: 10
26
Capitolo 3
Hz di repetion rate; uno spot di diametro di 45µm, che in alcuni casi è stato
portato a 25µm; un’energia pulsante di circa 0.1 mJ. Le concentrazioni assolute
sono state determinate usando i fattori relativi al Ca per il clinopirosseno, l’anfibolo, il fosfato, il plagioclasio, al Si per la fluoro-flogopite e l’olivina e al Ti per
gli ossidi.
Questa tecnica è stata molto utile per determinare la presenza di elementi in
traccia e Terre Rare all’interno di cristalli di neo-formazione dovuti alla metasomatizzazione delle lave benmoreitiche e al confronto degli stessi elementi contenuti nei minerali presenti in paragenesi primaria. I punti di analisi sono stati
selezionati con accuratezza scegliendo zone che fossero prive di inclusioni nel volume da analizzare; altri punti, invece, sono stati scelti appositamente su fasi in
trasformazione per ricostruire il processo di trasformazione in corso al momento
della metasomatizzazione subita dalla roccia.
Inductively Couplet Plasma-Massa (ICP-MS). Sono state effettuate le analisi chimiche attraverso ICP-MS degli stessi campioni per evidenziare eventuali variazioni composizionali al’interno delle rocce; in particolare lo studio degli elementi
minori ed in traccia è stato un valido ausilio per determinare le condizioni di
formazione di tali prodotti. In seguito ai risultati ottenuti per le analisi chimiche
delle rocce, i valori degli ossidi sono stati normalizzati a 100 su base anidra e sono
stati, quindi, proiettati sul diagramma TAS (Total Alkali Silica). Le analisi della
roccia in toto sono state condotte presso il laboratorio Activation Laboratories
(Ontario, Canada), effettuando le analisi attraverso l’uso di standard certificati.
Tramite questa tecnica sono state analizzate anche le fibre anfiboliche, precedentemente arricchite. Le analisi dei campioni fibrosi sono state condotte presso
il centro di ricerche dell’ENEA, che ha condotto le analisi attraverso standard
certificati.
Spettroscopia Infrarosso in Trasformata di Fourier (FT-IR). La spettroscopia
IR è una spettroscopia vibrazionale, che si basa sull’assorbimento, da parte del
campione, della radiazione elettromagnetica infrarossa incidente. Affinchè una
molecola possa assorbire una radiazione IR, è necessario che le vibrazioni e/o
le rotazioni al suo interno causino una variazione del momento di dipolo della
molecola stessa. Il campo elettromagnetico alternato della radiazione incidente
interagisce con le fluttuazioni del momento di dipolo della molecola. Se la frequenza della radiazione è in accordo con le frequenze vibrazionali della molecola,
3.3 Ricerche di laboratorio
27
allora la radiazione viene assorbita, causando una variazione nell’ampiezza delle
vibrazioni molecolari. Attraverso questa tecnica è stata analizzata la fluoroflogopite, per evidenziare la presenza della banda OH nella struttura; le analisi sono
state condotte sulle singole lamine attraverso un Microscopio Ottico (µFTIR). Gli
spettri IR sono stati ottenuti con uno spettrometro FTIR-Equinoz 55Bruker, del
CNR-sez. installato presso il Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università
degli Studi di Roma.
28
Capitolo 3
Capitolo 4
Campionamento e descrizione dei
prodotti affioranti
4.1
Introduzione
Scopo principale delle indagini di terreno è stato quello di individuare e campionare i
litotipi affioranti nell’area di Biancavilla contenenti l’anfibolo fluoro-edenite.
I depositi vulcanici affioranti (vedi capitolo 1.2) si collocano nella fase dell’Ellittico
(Mongibello Antico), che risale a 15.000 anni fa, e presentano un chimismo alcalinosodico [Romano, 1982].
Allo stato attuale, cristalli di dimensioni millimetriche di fluoro-edenite sono stati
ritrovati nella cava in località Il Calvario in corrispondenza di fratture verticali delle
formazioni ospiti. Secondo recenti indagini, che hanno portato alla reintrepretazione delle successioni affioranti, l’area denominata Il Calvario viene riconosciuto come
un sistema radicato di dicchi e domi lavici con abbondanti brecce di auto-intrusione
[Burragato et al., 2005]. L’anfibolo si presenta con abito prismatico allungato ed è
associato prevalentemente ad ematite, feldspato alcalino, clino- e/o orto-pirosseno ed
apatite [Gianfagna & Oberti, 2001]. Si ritiene che la sua genesi possa esser legata alla
risalita di fluidi tardivi e di conseguenza che essa possa trovarsi in altre porzioni del
doma, in particolare nelle porzioni brecciate, potenziali vie di risalita per i fluidi. L’area di cava presenta attualmente una morfologia caotica causata dall’attività estrattiva
che è proseguita per molti decenni per soddisfare le richieste dell’industria edilizia locale (figura 4.1). Adiacente alla cava, affiorano depositi, in passato interpretati come
colate di fango (lahar) e recentemente reinterpretati come depositi piroclastici primari
[Burragato et al., 2005], (figura 4.2); questi si collocano stratigraficamente al tetto delle
29
30
Capitolo 4
Figura 4.1: foto aerea dell’area di cava in località Il Calvario.
lave di Monte Calvario [Calvari et al., 1998].
4.2
Inquadramento dell’area in esame
Il paese di Biancavilla è situato sul versante sud-occidentale dell’edificio vulcanico
Etna. La successione stratigrafica esposta nell’area, illustrata in figura 4.2, comprende
dalla base verso il tetto i seguenti depositi [Burragato et al., 2005]:
Marne argillose con intercalate sabbie del Pliocene-Quaternario del substrato
sedimentario pre-etneo.
Colate di lava basaltica tholeiitica della iniziale attività subalcalina (collegata al
periodo dell’attività sottomarina).
Colate di lava dei Centri Alcalini Antichi, principalmente alcali-basalti, hawaiiti
e mugeariti.
Colate di lava, domi, dicchi e brecce autoclastiche del centro denominato Ellittico (Mongibello Antico), principalmente hawaiiti, mugeariti, e benmoreiti che
comprendono corpi lavici benmoreitici, riportati come ‘lava autobrecciata’ nella
Carta Geologica dell’Etna [Romano, 1982].
4.2 Inquadramento dell’area in esame
31
Figura 4.2: carta geologica dell’area di Biancavilla [Burragato et al., 2005]; in figura è
evidenziata l’area di cava in località Il Calvario; in figura è, inoltre, riportata la colonna
stratigrafica in località Il Calvario e con la stella è indicata la sua ubicazione sulla carta.
32
Capitolo 4
Depositi cineritici e colate scoriacee dell’Ignimbrite di Biancavilla-Montalto [Duncan, 1976; De Rita et al., 1991] di composizione benmoreitica.
Colate laviche principalmente alcali basalti, hawaiiti e mugeariti della fase del
Mongibello Recente.
Debris lava recenti e attuali.
La sezione stratigrafica illustrata in figura 4.2 mostra spostandosi dai depositi re-
centi verso quelli antichi, i seguenti depositi: le lave recenti alcaline, l’ignimbrite di
Biancavilla-Montalto, e il sistema radicato di dicchi e domi lavici.
Ricerche preliminari hanno permesso di individuare la presenza della fluoro-edenite
nella cava in località Il Calvario in un’area di circa 2km 2 ; i cristalli di fluoro-edenite si
rinvengono all’interno delle fratture e dei pori della lava e della breccia.
Il contatto fra il doma e l’Ignimbrite di Biancavilla-Montalto è ben esposta a nord
della Cava lungo un vallone esteso 4.3, denominato Vallone San Filippo, dove si può
notare un paleosuolo di color rosso-marrone di spessore di 10 cm che indica una stasi
fra i due eventi. L’ignimbrite è canalizzata in una paleovalle; le evidenze che i prodotti
piroclastici abbiano fluito attraverso l’area in località Il Calvario sono andate perse con
l’attività di escavazione della cava e a causa della successiva urbanizzazione.
4.3
Ricerche di terreno
Le osservazioni e lo studio sul terreno dei prodotti vulcanici di Biancavilla hanno permesso di stabilirne le modalità di messa in posto, utilizzando a tal fine il criterio
litostratigrafico, che prende in esame la litologia e la collocazione stratigrafica degli
affioramenti. La suddivisione dei prodotti vulcanici è stata effettuata sia sulle caratteristiche osservate sul terreno, sia su base bibliografica. L’esame dei siti di affioramento,
descritti in dettaglio e campionati ha portato alla costruzione di un carta dei campioni
(figura 4.3).
Sui campioni sono stati rilevati i seguenti caratteri macroscopici: giacitura, spessore, colore, struttura, tessitura, grado di alterazione, presenza di matrice, distinzione
fra paragenesi primaria e secondaria. La brecciazione del doma e lametasomatizzazione causata dai fluidi tardivi hanno reso più complessa e difficoltosa la comprensione
dei fenomeni che stanno alla base dei suddetti depositi, obliterando in alcuni casi la
paragenesi primaria e l’associazione mineralogica secondaria.
4.3 Ricerche di terreno
33
Figura 4.3: stralcio della Carta Topografica alla scala 1:25000 del Foglio n 269 - Adrano
modificata, relativa all’area di Biancavilla, sulla quale è stata costruita la carta dei campioni.
34
Capitolo 4
Tabella 4.1: zone di campionamento: ad ogni zona corrisponde uno o più campioni; con la
lettera L si indica una natura litoide del campione, con la lettera F invece la natura incoerente
e fine.
Zona
N campioni
A
1L, 2L, 3L, 4L, 1P, 2P, 3P, 4P, 5P, 6P, fine
B
5L, 6L, 6F
C
7s
D
8L, 8F, 9L, 10L, 10F
F
Mob
L
17L, 18L, 19L, 19L2, 19F
N
21L, 22L
P
25L, 26L
Q
27L, 27F
R
SS
In particolare nelle porzioni autobrecciate del doma è stato necessario affiancare
lo studio microscopico dei campioni per chiarire il rapporto fra paragenesi primaria e
secondaria della roccia.
Sulla base delle caratteristiche macroscopiche, i prodotti di Biancavilla sono stati
suddivisi in rocce inalterate e rocce alterate. Le rocce inalterate sono lave benmoreitiche che costituiscono il sistema radicato di domi e dicchi lavici e non presentano alcuna
alterazione superficiale distinguibile attraverso indagini di terreno. Con il termine di
rocce alterate vengono raggruppati i prodotti, coerenti e non, costituiti dalla roccia
inalterata in associazione con minerali di neoformazione. Le rocce alterate mostrano
in alcuni casi ‘concrezioni’ superficiali sovraimposte alle lave benmoreitiche inalterate,
in altri sono dei prodotti incoerenti costituiti dai minerali di neoformazione e dalle
porzioni autobrecciate del doma.
E’ stata, quindi, condotta una prima campagna di terreno mirata ad una visione generale dei depositi su tutto l’areale di distribuzione (figura 4.3). In tal modo è stato possibile individuare le mineralizzazioni a fluoro-edenite, ben visibili macroscopicamente,
in quanto associate ad abbondante ematite, con varietà specularite.
Durante la seconda indagine di terreno è stato effettuato un campionamento mirato sui litotipi contenenti la fluoro-edenite; è stato necessario, inoltre, prelevare una
grande quantità di campioni contenenti la fluoro-edenite fibrosa per sottoporli alla se-
4.4 Descrizione degli affioramenti e dei prodotti campionati
35
Figura 4.4: fotografia di un fronte di cava in località Il Calvario (zona A); l’area dovrebbe
corrispondere alla porzione centrale del doma, attualmente non più visibile a causa della
attività di cava.
dimentazione gravimetrica in acqua. Integrando successivamente i dati di terreno e di
laboratorio è stata costruita la carta di distribuzione areale della fluoro-edenite.
Infine è stato intrapreso uno studio mirato sulla presenza e diffusione della fluoroedenite in aree limitrofe; pertanto sono stati descritti e campionati i prodotti di due
domi coevi e limitrofi a quello di Biancavilla: Santa Maria di Licodia e Ragalna.
A causa dell’intensa urbanizzazione dell’area non è stato possibile fare uno studio
accurato dei prodotti del doma di Ragalna, come invece è stato fatto sul doma di
Biancavilla e Santa Maria di Licodia.
I depositi nell’area di Biancavilla, Santa Maria di Licodia e Ragalna, sono stati
descritti attaverso osservazioni dettagliate, che serviranno da guida per l’analisi, la
discussione e l’interpretazione di ipotesi genetiche della fluoro-edenite e dei prodotti
che la contengono.
4.4
Descrizione degli affioramenti e dei prodotti campionati
Il campionamento è stato effettuato sull’intera area di Biancavilla, soffermandosi in
particolare sull’area della cava situata in località Il Calvario.
Sono state effettuate due campagne di terreno. Durante la prima è stata effettuato
uno studio preliminare sull’intera area di Biancavilla, scegliendo i siti di affioramento
più rappresentativi in cui effettuare il campionamento (figura 4.3).
36
Capitolo 4
Figura 4.5: particolare della zona A nella cava in località Il Calvario; l’affioramento mostra
litotipi di porzioni autobrecciate (sinistra) e litotipi massivi debolmente metasomatizzati
(destra).
Durante la seconda campagna, dopo aver identificato i prodotti al cui interno è
stata rinvenuta la fluoro-edenite, è stato effettuato un campionamento mirato di questi
prodotti, soffermandosi su quelli contenenti l’anfibolo con morfologia fibrosa.
Infine è stata effettuata un’indagine di terreno nei domi limitrofi e coevi a quello di
Biancavilla, atta ad individuare l’eventuale presenza di questi anfiboli anche in altre
località (capitolo 5).
I siti sono stati scelti partendo dalla cava in località Il Calvario e spostandosi verso
le porzioni periferiche del doma, cercando di ottenere un’ampia distribuzione areale.
I campioni sono stati prelevati secondo una serie di traverse che dal centro dei
dicchi si estendono verso la parte esterna degli stessi, potenzialmente interessata dalla
metasomatizzazione, fino ad arrivare alle porzioni autobrecciate ove presenti. Inoltre,
sono stati prelevati campioni nei depositi piroclastici (primari e secondari) successivi
alla messa in posto del doma, allo scopo di evidenziare la presenza della fluoro-edenite
fibrosa.
I siti in affioramento sono stati descritti curando in particolare le aree di maggior
interesse per questa ricerca:
Zona A - Cava in località Il Calvario. La zona della cava è stata scelta come
4.4 Descrizione degli affioramenti e dei prodotti campionati
37
Figura 4.6: particolare della zona A nella cava in località Il Calvario.
punto di partenza nel lavoro di terreno e nella descrizione degli affioramenti; tale
scelta è dovuta al primo rinvenimento delle mineralizzazione a fluoro-edenite in
quest’area e alla buona esposizione degli affioramenti dovuta all’attività di cava
stessa [Gianfagna et al., 1997].
L’area in località Il Calvario fino a pochi decenni fa si elevava fino ad un centinaio
di metri dalla stazione ferroviaria ubicata a quota 534 m, presentando un probabile allineamento del doma lavico in direzione approssimativamente NE-SW.
L’area odierna presenta una morfologia molto caotica, conseguente all’attività
estrattiva di cava.
La località Il Calvario, situata alle porte del paese presenta diversi affioramenti.
Nella porzione centrale è presente un affioramento con una parete di circa 20
metri di altezza e un centinaio di metri di ampiezza (figura 4.4).
La parete del doma appare piuttosto fratturata con numerosi dicchi di autointrusione e porzioni autobrecciate. La mineralizzazione a fluoro-edenite è stata
rinvenuta, per la prima volta, all’interno di una frattura di circa 4 metri di lunghezza e 1 metro di apertura, ben visibile nella parte destra della figura 4.4. Nella
frattura la fluoro-edenite è associata ad abbondante ematite, varietà specularite,
i cui cristalli variano da dimensioni centimetriche a millimetriche. Intorno alla
38
Capitolo 4
frattura la lava appare cataclasata. Nella frattura, inoltre, sono ben esposte le
mineralizzazioni secondarie che costituiscono le concrezione superficiali sulle lave.
Le lave del doma e quelle dei dicchi sono di colore grigio e porfiriche; intensamente
fratturate nella parete del doma ed invece litoidi e compatte nei dicchi (figura
4.6). Questi ultimi hanno una scarsa potenza con spessori che vanno da circa 50
cm ad un massimo di circa 4 metri.
Macroscopicamente appare evidente che nell’ambito dello stesso affioramento ci
siano porzioni prive di mineralizzazioni e porzioni con mineralizzazioni differenti con precisi fronti di metasomatizzazione (figura 4.6). In particolare le lave
mostrano in alcuni punti differenti patine superficiali, i cui colori derivano da
mineralizzazioni di differente composizione. Sono presenti delle mineralizzazioni
di colore bianco, che formano una concrezione sopra le lave; macroscopicamente
sono distinguibili differenti minerali: fluoro-edenite, ematite, feldspati alcalini e
alcuni minerali prismatici di colore rosso-arancio, che in seguito sono stati identificati come fluorapatite, ricche in arsenico. Le patine di colore giallo mostrano
una mineralizzazione di fluoro-edenite e subordinata ematite; quelle di colore
nero sono a prevalente ematite.
Nei campionamenti precedenti non è stata evidenziata la presenza di fibre in
questo punto della cava.
Nelle campagne successive di campionamento è stato prelevato nuovamente del
materiale fine dalle porzioni autobrecciate allo scopo di determinarne in laboratorio l’effettiva presenza o meno di fasi fibrose. Sono stati prelevati campioni
nelle porzioni metasomatizzate (1P, 2P, 3P, 4P, 5P), campioni nelle lave dei dicchi, apparentemente non interessate da metasomatizzazione (6P, 1L, 2L, 4L) e
campioni nelle porzioni brecciate (fine).
Zona L. Spostandosi verso nord-est nella zona di cava si trova un affioramento
formato esclusivamente da materiale autobrecciato (figura 4.7). Si trova alle
spalle di una zona in cui sono presenti alcuni dicchi e di fronte una colata di
lava che in questa zona si assottiglia e che probabilmente può essere attribuita
ad una piccola estrusione del doma lavico. L’affioramento mostra una parete
di circa 10 m di altezza ed è costituito esclusivamente da prodotti autobrecciati,
che mostrano differenti gradazioni di colore al suo interno, da grigio chiaro, grigio
scuro, fino a rosso-brunastro.
4.4 Descrizione degli affioramenti e dei prodotti campionati
39
Figura 4.7: zona L in cui è visibile un affioramento costituito da rocce autobrecciate; in
questo affioramento è stato prelevato il campione 19F.
All’interno dei prodotti autobrecciati sono presenti pezzi di lava benmoreitica, che
mostrano una metasomatizzazione superficiale. I campioni sono stati prelevati
nelle diverse porzioni della zona L: uno nella porzione fine brecciata (19F), due
campioni in due differenti dicchi, campionati a monte della zona rappresentata
in figura 4.7.
In particolare nel primo dicco è stata effettuata una traversa, in cui il campione
17L rappresenta il centro del dicco, il 19L2 il bordo esterno ed il 18L la porzione
intermedia. Il campione 19L è stato prelevato in un secondo dicco, accanto al
primo.
Zona R - Zona della superstrada. Ad est della cittadina di Biancavilla, nelle
vicinanze della Superstrada, è stato rinvenuto un affioramento in cui sono presenti
i prodotti del doma lavico ed i prodotti dell’Ignimbrite Biancavilla-Montalto,
stratigraficamente sovrapposti al doma (figura 4.8).
In questa zona non sono presenti abitazioni e sono scarsi i terreni coltivati; alcune
cave di minore importanza sembrano siano state attivate in quest’area, in modo
abusivo. In figura 4.8 è presente un affioramento che mostra una porzione brecciata del doma con i depositi piroclastici al tetto riconducibili all’Ignimbrite di
40
Capitolo 4
Figura 4.8: zona R in cui è presente un affioramento costituito nella porzione inferiore dalle
porzioni autobrecciate del doma e nella parte superiore dai depositi appartenenti alla colata
piroclastica; in questo affioramento è stato prelevato il campione SS.
Biancavilla-Montalto [Romano, 1982]. E’ stato prelevato un campione (7s) dalla
colata piroclastica per vedere le relazioni con le lave del doma sottostante e per
verificare l’eventuale presenza di fluoro-edenite fibrosa nella matrice. La colata
si presenta di circa 3 metri di spessore, ricca in matrice, piuttosto grossolana
con scorie disperse. Si individuano due unità di flusso come descritto da Romano [1982]. Un altro campione, denominato SS, è stato prelevato nelle porzioni
autobrecciate della colata che compaiono alla base della colata piroclastica.
Zona F - Zona del Mobilificio. In questa zona, a nord-est della cava, è presente
un’area rurale con abitazioni e terreni coltivati. Si tratta di un affioramento in cui
compaiono sempre sia porzioni compatte che porzioni autobrecciate della lava,
ed entrambe sono metasomatizzate (figura 4.9).
L’affioramento mostra una parete di circa 30 metri in cui si evidenziano zone
litoidi e zone brecciate; quest’ultime si mostrano in parte anche argillificate.
Questa zona è confinante con una zona in forte espansione urbana e quindi quasi a
diretto contatto con alcune case di abitazione civile. Sono stati prelevati campioni
del materiale fine nella porzione incoerente, denominato ‘Mob’.
4.4 Descrizione degli affioramenti e dei prodotti campionati
41
Figura 4.9: zona F, indicata come ‘Mobilificio’ in cui è presente un affioramento costituito
dalla porzione di roccia autobrecciata.
Zona B - Quest’area mostra una situazione analoga alla zona L. Sono stati prelevati due campioni: uno, nella porzione brecciata di color rosso,costituito da una
porzione litoide ed una incoerente 6L e 6F, e l’altro nella lava metasomatizzata,
5L.
Zona Q - Zona di Poggio Mottese. Si trova a nord-ovest della cava; è una zona
rurale dove affiorano principalmente le porzioni brecciate del doma. In quest’area
infatti la lava appare metasomatizzata e non sono più visibili i dicchi, ma porzioni
di lava si trovano all’interno della porzione brecciata e risultano molto alterati.
Sono stati prelevati due campioni, uno nella porzione fine (27F) ed un clasto
lavico nella porzione brecciata (27L).
Zona N - La zona N costituisce la zona investigata più lontana rispetto alla cava
in località Il Calvario. L’affioramento è costituito da una parete di circa 10 metri
di altezza molto estesa lateralmente; sono visibili porzioni litoidi di lava, in cui è
stato prelevato il campione 21L e porzioni autobrecciate in cui è stato prelevato
il campione 22L.
Zona P - La zona P è situata nell’area ad est della cava in località Il Calvario.
42
Capitolo 4
In quest’area sono presenti lave che mostrano patine dovute ai fluidi metasomatizzanti che rappresentano i fronti metasomatizzati. Sono stati prelevati due
campioni, 25L e 26L, rispettivamente nelle lave litoidi appartenenti ai dicchi e
nelle porzioni brecciate.
Zona D - La zona D presenta una situazione analoga alla zona L in cui è presente un affioramento che mostra porzioni litoidi rappresentate dai dicchi lavici
e porzioni brecciate. I campioni 8L, 9L e 10L rappresentano porzioni del dicco,
mentre il campione 8F e 10 F rappresentano la porzione autobrecciata.
Zona C- La zona C è stata presa in considerazione solo per il prelievo di un
campione, denominato 7s, nei prodotti piroclastici successivi alla messa in posto
del doma.
Capitolo 5
Caratterizzazione petrografica dei
prodotti
5.1
Introduzione
Lo studio petrografico dei prodotti rinvenuti nel sistema radicato di dicchi e domi lavici
dell’area in località Il Calvario è stato effettuato allo scopo prevalente di individuare e
caratterizzare la fluoro-edenite presente nelle varie morfologie. Inoltre questo studio ha
permesso di confermare e/o integrare le attuali conoscenze sulla petrografia di queste
particolari formazioni di natura vulcanica, finora interpretate come originatesi da un
processo idrotermale di alta temperatura, e in presenza di PH2O [Romano, 1982; Duncan, 1976]. L’analisi dei prodotti metasomatizzati, costituenti la roccia ospite in cui è
rinvenuta per la prima volta la fluoro-edenite, è risultata difficoltosa a causa dell’alterazione incipiente, che non ha permesso una chiara classificazione di queste rocce e la
comprensione del processo di formazione. Si è reso cosı̀ necessario, uno studio approfondito dei prodotti per distinguere la paragenesi primaria e l’associazione secondaria
delle fasi minerali presenti.
Le analisi chimiche della roccia in toto, attraverso il metodo della spettrometria di
massa (ICP-MS), sono state effettuate allo scopo di evidenziare eventuali differenze nei
contenuti degli elementi maggiori, minori ed in traccia all’interno delle rocce stesse.
L’analisi minero-petrografica è stata effettuata utilizzando le sezioni sottili delle
rocce campionate, tramite l’uso del Microscopio Ottico Polarizzatore (MO), della Microsonda Elettronica (EMPA), e del Microscopio a Scansione Elettronica (SEM-EDS).
I prodotti autobrecciati essendo costituiti, come già detto, da porzioni di lava e da
una associazione di minerali secondaria di dimensioni micrometriche e submicrometri43
44
Capitolo 5
che, sono stati studiati dal punto di vista composizionale tramite ICP-MS, e tramite
il Microscopio Ottico Polarizzatore, il SEM-EDS e la diffrattometria a Raggi X per il
riconoscimento delle associazioni mineralogiche presenti.
5.2
Analisi chimiche
Le analisi chimiche sono state effettuate sui prodotti campionati nelle aree descritte
nel capitolo precedente, durante le indagini di terreno (tabella 4.1 e figura 4.3).
I campioni sono stati scelti al fine di ottenere informazioni composizionali distribuite
sull’intera area di Biancavilla. In tal modo sono state scelte: le zone A, B, L, e P
ubicate all’interno della cava in località Il Calvario; la zona Q ubicata nel settore nordoccidentale del centro urbano; la zona D ubicata in località Poggio Mottese; le zone C
ed R vicino alla nuova superstrada; infine la zona N ubicata a nord della superstrada,
in località Chiusa (figura 4.1).
I dati delle analisi chimiche relative ad ogni campione verranno esaminati distinguendo le rocce inalterate da quelle alterate; questa discriminazione è stata effettuata
attraverso lo studio macroscopico dei campioni direttamente sul terreno.
I campioni di lava prelevati all’interno dei dicchi lavici verranno, pertanto, denominati ‘campioni inalterati’; i campioni interessati dall’alterazione successiva alla messa
in posto del doma, verranno, invece, denominati ‘campioni alterati’. Questi ultimi,
verrano ulteriormente suddivisi in due tipi di campioni costituenti le ‘concrezioni’ sulle
rocce e campioni alterati costituenti ’le porzioni brecciate’ del doma stesso.
I campioni di lava prelevati al centro dei dicchi sono: 1L, 4L, 9L, 10L, 17L, 18L,
21L, 25L e 6P; i campioni costituenti le porzioni esterne del dicco, denominati 2L,
5L, 6L, 8L, 22L, 26L, 27L, mostrano sulla superficie una debole metasomatizzazione. I
campioni di lava alterata costituiti dalle concrezioni, sono rappresentati da: 1P, 2P, 3P,
4P, 5P. Infine i campioni alterati costituiti da porzioni di lava autobrecciata immersi
in una matrice fine, sono rappresentati da: 8F, 19F, 27F, SS.
I campioni analizzati sono stati proiettati sul grafico composizionale TAS [Le Bas
et al., 1986] e cadono tutti nel campo delle benmoreiti, pur essendo eterogeneamente
distribuiti al suo interno. Nel diagramma classificativo è stato proiettato, per confronto,
anche il campione di lava benmoreitica analizzato da Duncan [1976], prelevato nello
stesso doma in località Il Calvario (Biancavilla).
dei dicchi lavici. Le rocce 2L, 3L, 5L, 6L, 8L, 22L, 26L, 27L costituiscono la porzione esterna dei dicchi.
1L
SiO2
Al2 O3
Fe2 O3
FeO
MnO
MgO
CaO
Na2 O
K2 O
TiO2
P 2 O5
LOI
TOT
57.18
17.45
5.11
1.94
0.15
2.32
6.16
4.87
2.09
0.14
0.68
0.68
99.98
4L
57.92
17.41
6.77
0.50
0.16
2.29
5.40
4.94
2.15
0.14
0.68
0.37
99.86
9L
56.76
17.80
6.12
1.03
0.16
2.22
5.84
5.14
2.40
0.14
0.64
0.44
99.93
10L
56.75
17.84
3.96
3.06
0.16
2.30
5.57
5.61
2.32
0.14
0.65
0.33
98.63
17L
57.27
17.51
6.04
0.87
0.16
2.17
5.51
5.50
2.51
0.14
0.63
0.34
99.18
18L
57.06
17.78
5.95
0.88
0.17
2.28
5.48
5.64
2.36
0.15
0.65
0.18
98.74
21L
57.01
17.82
6.52
0.76
0.76
2.29
5.51
5.34
2.21
0.14
0.68
0.21
99.61
100.48
25L
57.64
17.66
6.70
0.51
0.51
2.21
5.42
5.30
2.10
0.14
0.69
0.23
2L
56.99
17.40
6.90
0.07
0.14
2.21
6.47
4.92
2.43
0.13
0.67
0.39
99.10
3L
58.20
17.41
6.77
0.15
0.16
2.32
5.44
5.08
2.06
0.14
0.67
0.33
100.12
5L
58.79
17.69
6.39
0.60
0.16
2.16
5.46
4.74
2.14
0.14
0.68
0.31
100.06
6L
58.30
17.57
5.90
1.13
0.16
2.23
5.35
5.00
2.02
0.14
0.69
0.28
100.20
8L
57.23
17.78
5.10
2.12
0.17
2.17
5.35
5.37
2.28
0.14
0.63
0.33
99.05
22L
57.49
17.71
5.63
1.80
1.80
2.18
5.34
5.12
2.14
0.15
0.66
0.37
100.40
26L
57.42
17.79
6.30
0.94
0.94
2.22
5.42
5.33
2.11
0.14
0.67
0.27
100.19
27L
58.18
17.55
6.31
0.69
0.69
2.11
5.36
5.05
2.30
0.14
0.66
0.26
100.28
6P
57.60
17.40
7.00
-
0.20
2.20
5.30
5.30
2.50
0.14
0.70
0.26
98.78
5.2 Analisi chimiche
Tabella 5.1: analisi chimiche degli elementi maggiori [%], effettuate tramite ICP-MS, inerenti le rocce inalterate campionate all’interno
45
Capitolo 5
46
Tabella 5.2: analisi chimiche degli elementi maggiori [%] effettuate tramite ICP-MS delle rocce alterate
SiO2
Al2 O3
Fe2 O3
FeO
MnO
MgO
CaO
Na2 O
K2 O
TiO2
P 2 O5
LOI
TOT
1P
54.40
17.10
9.60
0.09
0.10
2.00
5.20
5.00
3.20
0.13
0.70
0.19
98.88
2P
54.20
17.00
9.40
<0.01
0.10
2.00
4.70
5.40
3.60
0.13
0.60
0.34
98.75
3P
52.60
16.50
12.40
<0.01
0.20
2.10
4.70
5.30
3.00
0.13
0.60
0.24
98.76
4P
54.5
17.00
8.70
<0.01
0.20
2.10
5.90
5.40
3.10
0.13
0.70
0.26
99.04
5P
54.20
16.90
9.60
<0.01
0.10
2.10
5.20
5.30
3.50
0.13
0.60
0.18
99.04
100.41
8F
58.09
16.60
4.70
3.83
0.19
2.22
4.41
5.23
2.38
0.15
0.70
0.42
19F
60.16
15.63
5.47
1.32
0.21
2.41
3.23
5.56
3.23
0.14
0.56
0.71
98.78
27F
58.56
15.44
2.94
6.76
0.50
2.22
3.39
5.38
3.07
0.13
0.52
0.21
100.10
SS
57.20
17.51
6.83
0.51
0.51
2.22
5.43
5.13
2.32
0.14
0.67
0.64
100.13
5.2 Analisi chimiche
47
16
14
Phonolite
12
Tephri-phonolite
Na2O+K2O wt%
Trachite
10
Foidite
Phono-
Benmoreite
8
Tephrite
Rhyolite
Mugearite
6
Hawaiite
4
Basanite
Basaltic
andesite
Basalt
2
Picrobasalt
Dacite
Andesit
0
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
SiO2 wt%
Figura 5.1: diagramma classificativo TAS [Le Bas et al., 1986, Total Alkali Silica] su cui
sono proiettati i campioni di rocce di Biancavilla.
Come si evince dal grafico 5.1, i campioni di lava prelevati all’interno dei dicchi
occupano la parte centrale del campo delle benmoreiti, ricadendo esattamente nell’area
occupata dal campione analizzato, riportato da Duncan [1976].
Le analisi proiettate nel grafico sono calcolate su base anidra. I campioni prelevati nelle porzioni autobrecciate del doma presentano, invece, una composizione che
si sposta più verso le trachiti; i campioni prelevati, sempre, all’interno della cava, ma
che presentano una concrezione superficiale, mostrano, infine, una composizione che
si sposta viceversa verso le mugeariti. Non è corretto utilizzare questo diagramma
classificativo per tutte le rocce analizzate, comprese quelle che hanno subito una metasomatizzazione, in quanto il diagramma classificativo TAS viene utilizzato solo per
rocce formate in un sistema chiuso. Il fatto, comunque, che tutti i campioni cadano
nel campo delle benmoreiti, compresi quelli metasomatizzati, fa già presupporre che le
rocce in esame possano appartenere ad uno stesso sistema chimico originale.
L’esame delle analisi chimiche effettuate con ICP-MS ha permesso di evidenziare
variazioni composizionali fra le rocce inalterate ed alterate.
Nell’ambito delle rocce inalterate, il contenuto in elementi maggiori non mostra
variazioni significative in SiO2 varia dal 56.75% al 58.79%, mentre il contenuto di MnO
48
Capitolo 5
è molto basso, anche se nei campioni prelevati al bordo esterno dei dicchi aumenta fino
ad arrivare a 1.80%. I contenuti in Al2 O3 , MgO, CaO, NaO e K2 O, TiO2 e P2 O5 si
mantengono invariati nei differenti campioni. I contenuti in Fe2 O3 e FeO sono, invece,
variabili ed in particolare il ferro ferrico varia da 3.96% a 6.90% ed il ferro ferroso varia
da 0.07% a 3.06%; spostandosi verso il bordo esterno del dicco il contenuto di ferro
ferroso diminuisce rispetto al ferrico.
La Tabella 5.2 mostra le analisi chimiche degli elementi maggiori analizzati nelle rocce alterate con ‘le concrezioni’. Queste rocce sono costituite in parte da lava
benmoreitica inalterata ed in parte dall’associazione mineralogica secondaria, a formare appunto le ‘concrezioni superficiali’. I contenuti di SiO2 e del MgO in queste
rocce diminuiscono passando rispettivamente a circa il 54% e al 2%; il contenuto in
FeOtot invece aumenta con un valore medio di circa il 12.4% nel campione 3P; inoltre
è possibile notare che, rispetto ai campioni dei dicchi, il contenuto di ferro ferroso è
praticamente assente. Il CaO diminuisce fino ad arrivare al 4.7% e il Na2 O rimane
costante con un contenuto medio del 5.3%, mentre il K2 O aumenta fino al 3.6%. Gli
ossidi di titanio e ferro rimangono invariati rispetto al contenuto delle lave inalterate.
In Tabella 5.2, inoltre, sono riportate le analisi chimiche degli elementi maggiori
delle rocce alterate costituenti le porzioni autobrecciate del doma. In queste rocce
il contenuto di SiO2 è maggiore rispetto a tutti gli altri campioni analizzati; il suo
contenuto arriva fino al 60.16% nel campione 19F, mentre l’Al 2 O3 diminuisce, fino ad
arrivare a circa il 15.44% nel campione 27F. Il FeOtot aumenta, anche se il contenuto in
ferro ferroso è in questo caso molto variabile, con un intervallo fra 0.51% (campione SS)
e 6.76% (campione 27F). Il contenuto in alcali, in particolare K2 O, tende ad aumentare;
l’ossido di sodio ha un contenuto massimo del 5.56%, mentre l’ossido di potassio del
3.23%.
Dall’esame delle tabelle e dal grafico composizionale, si evince che la distribuzione degli elementi maggiori presenta variazioni chimiche fra le rocce inalterate e quelle
alterate (tabella 5.1). Per quanto riguarda in particolare, la SiO2 si vede un arricchimento spostandosi dall’interno verso l’esterno, passando dalla porzione centrale (5657%), alle porzioni esterne (57-58%), fino alle porzioni autobrecciate, maggiormente
metasomatizzate, rappresentate dal materiale fine con il 57-60% in SiO2 .
L’ossido di alluminio si mantiene particolarmente costante nei campioni di lava,
siano esse inalterate che alterate con le concrezioni superficiali (17,5%), mentre il contenuto si abbassa notevolmente (fino al 15,4%) nei campioni di materiale fine autobrecciato. L’ossido di calcio mostra lo stesso andamento dell’alluminio con un contenuto
5.2 Analisi chimiche
49
Figura 5.2: analisi chimiche delle Terre Rare (ppm), effettuate tramite ICP-MS, nelle rocce
prelevate all’interno dei dicchi lavici.
maggiore nelle lave compatte (5,8%) ed uno minore nei campioni di materiale fine (fino
al 2,2%), mentre nelle cocrezioni mostra contenuti simili a quelle delle lave. Il K2 O
invece mostra un andamento inverso rispetto al calcio e all’alluminio con contenuti
maggiori nei campioni fini (3,2%)e nelle concrezioni. L’ossido Na2 O pur mostrando
alcune variazioni (4,7%-5,6%) non sembra seguire un trend nelle diverse serie di rocce. Il contenuto in alcali (Na2 O + K2 O) aumenta, quindi, lievemente nei campioni
metasomatizzati. Il contenuto in MgO, TiO2 e P2 O5 , invece, non mostra variazioni
significative. Fra gli elementi maggiori il contenuto di ferro ed in particolare il suo
stato di ossidazione verrà ampiamente discusso per definire le condizioni dell’ambiente
di formazione degli anfiboli di fluoro (capitolo 7).
Per quanto riguarda i contenuti di elementi minori, in tracce e REE, determinati
sempre tramite ICP-MS, (tabelle 5.9 e 5.10), vengono riportate le variazioni composizionali nelle varie rocce analizzate. Le rocce inalterate non mostrano variazioni importanti negli elementi minori. Il contenuto di fluoro in questi campioni varia da 500 a
1300 ppm, ciò potrebbe implicare un contenuto discreto di fluoro nel magma originale.
Il cloro mostra anch’esso dei contenuti apprezzabili in questi campioni fino ad arrivare
a circa 2300 ppm nel campione 5L campionato sul bordo esterno del dicco. Per quanto
riguarda gli altri elementi minori ed in traccia non si apprezzano variazioni importanti
50
Capitolo 5
nel passaggio fra la porzione centrale del dicco ed i bordi. Il campione 2L campionato
verso la parte esterna del dicco, come evidenziato già per gli elementi maggiori mostra
un alto contenuto in arsenico (1130 ppm) ascrivibile alla metasomatizzazione che lo
ha coinvolto; inoltre mostra maggiori contenuti in Rb, minori in Nb, Hf, Ta, U e Th.
Questo campione mostra anche contenuti di F (1400 ppm), Rb (95 ppm), Sn (71 ppm),
paragonabili ai contenuti mostrati dalle rocce alterate. Questo campione trovandosi
in una zona del doma molto fratturata, pur mostrando macroscopicamante assenza di
metasomatizzazione, andrebbe considerato fra i campioni alterati.
Interessanti osservazioni emergono dal confronto fra gli elementi minori ed in traccia
all’interno delle rocce inalterate ed alterate. Il fluoro mostra uno andamento particolare
che potrebbe esser legato ad una metasomatizzazione più o meno spinta delle rocce;
infatti i campioni 2P e 3P, sono le rocce che ne contengono in misura maggiore; mentre
le lave benmoreitiche inalterate ne contengono in misura minore. Il contenuto di fluoro
è molto variabile e non sembra seguire un trend di variazione nei differenti campioni. I
campioni litoidi presentano un’ampia variabilità di concentrazione in questo elemento,
mostrando contenuti compresi fra 500 e 1400 ppm. ‘Le concrezioni’ sono quelle che
mostrano un contenuto maggiore in fluoro. E’ interessante notare come in questi
campioni, quelli che mostrano un contenuto maggiore di fluoro sono proprio quelli
appartenenti alla zona della cava in cui la metasomatizzazione sembra aver agito in
maniera più spinta, le rocce 1L e 4L rappresentano la parte centrale del dicco con
una minore alterazione; il campione 21L d’altro canto mostra un contenuto pari allo
1200 ppm pur essendo la parte centrale del dicco. I campioni fini alterati hanno un
contenuto in fluoro medio alto rispetto ai campioni litoidi, escluso il campione 8F, in
cui è, peraltro, presente la fluorodenite in misura minore. Il contenuto in cloro non
sembra avere alcuna correlazione con il tipo di campione e con la metasomatizzazione
relativa ad esso; in particolare il campione 5L, una lava metasomatizzata presente
nella zona D, è il campione con il maggior contenuto lo 0,23. Nei campioni delle rocce
inalterate e nelle rocce alterate brecciate, l’arsenico non compare, mentre nei campioni
che presentano concrezioni superficiali mostra un contenuto variabile fino a raggiungere
valori fino a 1033 ppm.
Il rubidio ha lo stesso andamento del potassio, risultando arricchito nelle porzioni
di materiale fine e nelle concrezioni, anche se in queste ultime si ha una maggiore
concentrazione anche di potassio. Il rubidio è molto vicino al potassio sia per raggio
ionico che per le proprietà chimiche e sostituisce, peraltro, questo elemento. Anche il
bario tende a sostituire il potassio e si trova arricchito nelle porzioni brecciate, mentre
5.2 Analisi chimiche
51
Figura 5.3: analisi chimiche delle Terre Rare effettuate tramite ICP-MS delle rocce alterate,
presenti al centro del doma, che costituiscono le concrezioni; in figura è riportata per confronto
l’analisi del campione di lava inalterata 6P.
tende a diminuire nelle rocce alterate con presenza di concrezioni. In queste rocce si
ha un aumento di potassio e rubidio ed una diminuzione del bario; invece nelle rocce
brecciate (alterate) c’è un minore aumento di potassio, a cui si associa però anche un
aumento di bario e rubidio.
Il vanadio risulta maggiore nei campioni inalterati prelevati al centro dei dicchi
ed è impoverito nei campioni alterati fini raggiungendo un contenuto di 69 ppm nel
campione 19F. Lo stronzio per il valore del suo raggio ionico può sostituire sia il calcio
che il potassio; nelle analisi chimiche il contenuto di stronzio decresce spostandosi dalle
lave inalterate verso quelle alterate, passando da valori di 1160 ppm nel campione 5L
a valori di 544 ppm nel campione 19F; nelle rocce con le concrezioni però il suo valore
è piuttosto simile a quelle delle rocce inalterate (1000ppm). Il calcio e lo stronzio sono
due elementi che nelle rocce alterate tendono a diminuire. Elementi quali zirconio ed
hafnio ed in misura minore niobio e tantalio, tendono ad arricchirsi nelle fasi successive alla messa in posto del doma, trovandosi arricchiti nei campioni fini. Uranio e
torio tendono anch’essi ad essere arricchiti nei campioni più alterati, rappresentati dal
materiale incoerente fine. Gli stessi elementi Zr, Hf, Nb, Ta, U e Th, nelle concrezioni
rimangono pressoché costanti.
52
Capitolo 5
Per quanto riguarda il contenuto delle Terre Rare nei campioni di lava inalterata
(figura 5.2) si nota un decremento nel passaggio da quelle leggere a quelle pesanti. In
particolare il grafico mostra un forte decremento fra il La ed il Sm, un decremento
minore nel passare del Gd all’Ho, ed un contenuto pressocchè costante nell’intervallo
compreso fra l’Er ed il Lu.
Per quanto riguarda i campioni delle concrezioni, questi mostrano un andamento
parallelo nel passare dalle Terre Rare leggere a quelle pesanti; l’andamento si differenzia
solo in un decremento meno brusco fra i differenti elementi (figura 5.3). Per confronto
nel grafico è riportato l’andamento della roccia 6P, una roccia inalterata campionata
al centro del dicco. Dal grafico 5.3 emerge che in questi campioni le Terre Rare sono
impoverite rispetto ai campioni inalterati.
I campioni prelevati nelle porzioni maggiormente interessate dalla metasomatizzazione presentano un arricchimento in terre rare leggere e pesanti, rispetto alle porzioni
inalterate (figura 5.4); inoltre i campioni mostrano un andamento pressocchè parallelo alle rocce inalterate anche se con qualche variazione. Il campione 19 F mostra il
contenuto maggiore in terre rare, pesanti e leggere, e mostra il picco negativo dell’anomalia dell’europio; inoltre il contenuto in terre rare tende ad aumentare nel passare
dal campione SS al campione 27F, 8F fino ad arrivare al 19F.
In conclusione, le analisi chimiche della roccia in toto effettuate sui differenti campioni mettono in luce alcune differenze. Il confronto degli elementi maggiori minori ed
in traccia fra le rocce inalterate e le rocce alterate evidenzia un maggior contenuto in
queste di SiO2 , K2 O, e di alcuni elementi quali F, Cl, As, Rb, e delle Terre Rare. Le
differenze in Terre Rare evidenziate nei campioni di rocce alterate mettono in luce due
diversi trend di arricchimento; i campioni delle porzioni brecciate mostrano rispetto
alle lave dei dicchi un arricchimento in Terre Rare ed elementi quali Ba, Zn, Nb al
contrario delle rocce delle concrezioni che mostrano un impoverimento. Il differente
comportamento di alcuni elementi minori ed in traccia verrà affrontato nel capitolo
relativo alle discussioni.
5.3
Caratteri minero-petrografici tramite Microscopia Ottica
La paragenesi mineralogica delle lave benmoreitiche in località Il Calvario è stata studiata al Microscopio Ottico Polarizzatore su 27 sezioni sottili di campioni di rocce,
5.3 Caratteri minero-petrografici tramite Microscopia Ottica
53
Figura 5.4: analisi chimiche delle Terre Rare effettuate attraverso ICP-MS delle rocce alterate presenti come porzioni autobrecciate; in figura è riportata per confronto l’analisi del
campione di lava inalterata 6P.
relative alle diverse aree campionate. Sono state, inoltre, preparate cinque sezioni
sottili relative alle rocce alterate costituite dalle concrezioni superficiali sulle lave benmoreitiche. In tal modo le sezioni sono state analizzate a partire dalle lave costituenti la porzione centrale dei dicchi verso le porzioni più esterne, fino alle concrezioni
superficiali.
5.3.1
Il sistema radicato di dicchi e domi lavici
L’analisi al Microscopio Ottico delle sezioni sottili dei campioni di lava raccolti al centro
dei dicchi ha permesso di stabilire la paragenesi primaria.
Le sezioni al centro di dicchi mostrano una struttura da cripto a microcristallina,
isotropa, in cui non si evidenziano orientazioni preferenziali dei cristalli.
La tessitura è glomeroporfirica, con un indice di porfiricità medio-alto, e con 2
generazioni di fenocristalli. La tessitura si mostra anche pecilitica, con cristallli di
clinopirosseno o di olivina che includono cristalli più piccoli di plagioclasio. Sono,
inoltre, presenti alcuni aggregati monomineralici di plagioclasio.
I glomeri sono costituiti da plagioclasio, clinopirosseno, olivina, apatite e ossidi
54
Capitolo 5
50µm
Figura 5.5:
foto al Microscopio Ottico Polarizzatore in cui sono visibili cristalli di
plagioclasio, olivina, apatite ed ossidi di ferro.
di ferro e titanio, e sono formati dalla prima classe dimensionale di cristalli, e ne
costituiscono la I generazione, (figure 5.6 e 5.5). Della stessa dimensione sono anche i
plagioclasi non contenuti in glomeri. Nella seconda classe dimensionale (II generazione)
si trovano plagioclasio, apatite grigio-bruna e ossidi di ferro.
I fenocristalli sono costituiti da plagioclasio, feldspato alcalino, clinopirossseno,
olivina, apatite, ossidi di ferro e titanio.
Il plagioclasio è di tipo andesina (∼30% An), incolore; è diffuso e presenta abito
tabulare. Il rilievo è basso, e presenta una geminazione di tipo albite e albite-Carlsbad;
il segno ottico è biassico positivo.
Il feldspato alcalino potassico è raro ma presente, e in queste rocce è tipo sanidino.
Il suo abito è tabulare ed il rilevo molto basso; il segno ottico è biassico negativo.
Il clinopirosseno, di tipo augite (c : γ = 34 ), è presente in queste rocce con fenocristalli ben sviluppati ed in quantità diffusa. A polarizzatori paralleli appare incolore
o al più grigio-rosa pallido, il suo rilievo è alto ed il pleocroismo è assente; l’indice di
birifrangenza è alto ed il segno ottico è biassico positivo.
L’olivina è di tipo fosterite e la sua quantità varia da presente a rara; il rilievo è
alto, il pleocroismo assente e l’indice di birifrangenza alto. Il segno ottico è biassico
positivo con un 2V∼90 . L’olivina non è presente in pasta di fondo.
L’apatite è presente in queste rocce in quantità abbondante. In particolare, sono
presenti due tipi di apatiti: uno, incolore, inglobato nei plagioclasi, nei clinopirosseni e
nelle olivine ed uno di colore bruno incluso nei plagioclasi e nei clinopirosseni, oppure
diffuso nella matrice. In questo ultimo tipo sono presenti pseudo-sfaldature atipiche.
5.3 Caratteri minero-petrografici tramite Microscopia Ottica
55
50 µm
Figura 5.6: fotografia al Microscopio Ottico Polarizzatore in cui sono visibili cristalli di
plagioclasio, olivina, clinopirosseno, apatite ed ossidi di ferro.
I minerali accessori sono per lo più minerali opachi, fra cui si riconosce la magnetite.
La magnetite presenta un abito ben formato (euedrale) sia in fenocristalli che in pasta
di fondo.
La pasta di fondo è microcristallina anche se in alcuni punti non è ben risolvibile
al Microscopio Ottico (criptocristallina) ed è costituita da plagioclasio, clinopirosseno,
apatite bruna e ossidi di ferro; l’olivina è assente.
La sequenza di cristallizzazione può essere descritta in questo modo: apatite bianca
e ossidi, apatite bruna, olivina, plagioclasio, pirosseno.
Lo studio minero-petrografico è stato effettuato anche sulle sezioni sottili prelevate
al bordo dei dicchi, caratterizzate da una struttura ipoialina e da fenocristalli che
mostrano un bordo ossidato. Ad esempio la sezione 19L mostra una struttura: ipoialina
(circa il 50%), glomeroporfirica; i fenocristalli in questa sezione sono alterati e la pasta
di fondo vetrosa è di color rosso scuro. L’indice di porfiricità è basso; la tessitura è
isotropa e non si evidenziano orientazioni preferenziali dei cristalli. I fenocristalli sono
costituiti da: plagioclasio e feldspato alcalino, clinopirosseno, olivina e apatite.
In queste sezioni il plagioclasio appare in quantità diffusa e mostra una composizione andesinica (∼ 30% An). L’abito è tabulare; il rilievo alto è imputabile alla metasomatizzazione spinta mostrata da questi cristalli. La geminazione è di tipo albite e
albite-Carlsbad, il segno ottico è biassico positivo.
Il feldspato alcalino potassico è raro ed in queste rocce è tipo sanidino. I cristalli
di feldspato alcalino appaiono alterati come il plagioclasio.
56
Capitolo 5
Il clinopirosseno, di tipo augite è presente in queste rocce con fenocristalli piccoli
e con i bordi ossidati. I fenocristalli sono subedrali ed appaiono fortemente alterati ai
bordi.
L’olivina in queste rocce appare ossidata con cristalli subedrali e di piccole dimensioni.
In queste rocce l’apatite appare sempre di due tipi, uno incolore ed uno di color
rosso. In quest’ultimo caso i fenocristalli appaiono di colore rosso scuro.
I minerali accessori sono per lo più minerali opachi, fra cui si riconosce la magnetite.
La pasta di fondo varia da ialina ad ipoialina.
Lo studio della composizione dei minerali in paragenesi primaria è stato effettuato
attraverso la Microsonda Elettronica (EMPA). Le sezioni sottili 17L, 18L, 19L2 sono
state scelte come rappresentative per la composizione dei minerali presenti, seguendo
una traversa che dalla porzione centrale del dicco, si sposta verso il bordo; in particolare
la sezione 17L rappresenta il centro del dicco, la sezione 18L la porzione intermedia, e
la sezione 19L2 il bordo.
5.4
Caratteri minero-petrografici tramite Microsonda Elettronica
Lo studio della composizione chimica dei minerali è stato effettuato per 27 sezioni
sottili di rocce che sono state campionate all’interno del sistema costituito da domi e
dicchi lavici. I campioni 17L, 18L, 19L2 rappresentano le porzioni centrale, intermedia
e del bordo più esterno; in particolare la sezione 17L rappresenta il centro del dicco, la
sezione 19L2 il bordo e la sezione 18L la porzione intermedia.
L’olivina è presente in queste rocce con un abito anedrale; essa contiene al suo
interno ossidi di ferro e si trova contenuta in alcuni glomeri associata con il clinopirosseno, la fluorapatite, il plagioclasio e gli ossidi di ferro. Nella porzione centrale del
dicco appare inalterata, mentre spostandosi verso il bordo esterno appare ossidata ed
alterata.
Come viene mostrato da alcuni esempi in tabella 5.3, i cristalli di olivina analizzati nella sezione 17L mostrano un contenuto simile in FeO ed MgO rispetto all’olivina della sezione 18L, corrispondente al bordo del dicco. I cristalli non appaiono
significativamente zonati.
Il clinopirosseno presente in queste benmoreiti si mostra in cristalli al cui interno
5.4 Caratteri minero-petrografici tramite Microsonda Elettronica
57
Tabella 5.3: analisi medie [%] rappresentative di tre cristalli di olivina analizzati tramite la
microsnda elettronica (EMPA), nelle sezioni sottili 17L e 18L.
17L
17L
18L
SiO2
37.71
37.20
37.52
TiO2
0.03
0.02
0.02
Al2 O3
0.02
0.00
0.00
FeOtot
25.75
26.08
26.14
MnO
0.91
0.87
0.84
MgO
35.69
35.40
35.29
CaO
0.15
0.16
0.15
Na2 O
0.00
0.01
0.01
K2 O
0.00
0.01
0.00
Total
100.27
99.77
99.97
O=4
Si
0.998
0.992
0.9978
Ti
0.001
0.000
0.000
Al
0.001
0.000
0.000
Fe2+
0.570
0.582
0.581
Mn
0.020
0.020
0.019
Mg
1.408
1.408
1.399
Ca
0.004
0.005
0.004
Na
0.000
0.001
0.001
K
0.000
0.000
0.000
Sum
3.001
3.008
3.002
Mg# = M g/(F e + M g)
0.712
0.707
0.706
sono spesso contenuti ossidi di ferro; il clinopirosseno è il minerale mafico dominante.
In tabella 5.4 vengono riportate le composizioni del clinopirosseno, corrispondente
mediamente alla composizione dell’augite Ca42 , Mg44 , Fe14 ; i cristalli sono piuttosto
omogenei composizionalmente e non mostrano particolari zonazioni.
Il plagioclasio è il minerale prevalente in queste lave, ed è particolarmente presente
nella porzione centrale del doma e nel bordo. La sua composizione è omogenea, sebbene
la sezione 18L mostri un plagioclasio più calcico e meno sodico rispetto alla 17L e alla
19L2 (Tabella 5.6). Il contenuto di stronzio varia con il contenuto di sodio.
L’apatite è presente come fluorapatite, con un contenuto in fluoro intorno al 3%.
In Tabella 5.7 sono riportate le composizioni delle apatiti delle rocce 17L, 18L e 19L2.
Le fluoro-apatiti si trovano incluse all’interno del clinopirosseno e del plagioclasio; non
mostrano variazioni composizionali significative. Degno di nota è solo un modesto
aumento di fluoro nell’apatite del bordo del doma e da una diminuzione del contenuto
in cloro.
58
Capitolo 5
Tabella 5.4: analisi [%] rappresentative del clinopirosseno analizzato tramite la Microsonda
Elettronica (EMPA), nelle sezioni sottili 17L, 18L, 19L2.
SiO2
sez. 17L
sez. 17L
sez. 18L
sez. 18L
sez. 19L2
sez. 19L2
51.34
51.67
51.89
51.36
51.94
51.87
TiO2
0.93
0.89
0.84
1.29
0.94
0.89
Al2 O3
2.15
2.04
1.97
2.55
2.30
2.10
FeOtot
8.53
8.34
8.66
9.19
8.55
7.99
MnO
0.46
0.48
0.51
0.51
0.52
0.39
MgO
15.37
15.39
15.66
14.57
15.13
15.58
CaO
20.24
20.37
20.09
20.36
20.08
20.48
Na2 O
0.49
0.44
0.51
0.51
0.50
0.51
K2 O
0.01
0.01
0.01
0.02
0.01
0.05
P 2 O5
0.03
0.02
0.02
0.05
0.01
0.00
F
0.13
0.08
0.08
0.00
0.04
0.11
Cl
0.01
0.00
0.00
0.01
0.00
0.00
Total
99.68
99.73
100.23
100.42
100.03
99.97
O=6
Si
1.916
1.924
1.925
1.909
1.928
1.924
Ti
0.026
0.025
0.024
0.036
0.026
0.025
Al
0.095
0.090
0.086
0.112
0.101
0.092
Fe2+
0.266
0.260
0.269
0.285
0.266
0.248
Mn
0.015
0.015
0.016
0.016
0.016
0.013
Mg
0.855
0.855
0.866
0.808
0.838
0.862
Ca
0.809
0.813
0.799
0.811
0.799
0.814
0.037
Na
0.036
0.032
0.036
0.037
0.036
K
0.000
0.000
0.000
0.001
0.001
0.003
F
-0.014
-0.009
-0.009
0.000
-0.005
-0.012
Cl
0.000
0.000
0.000
-0.001
0.000
0.000
P
0.001
0.001
0.001
0.002
0.000
0.000
Sum
4.004
4.006
4.013
4.015
4.005
4.005
Mg# = M g/(F e + M g)
0.763
0.767
0.763
0.740
0.759
0.766
5.4 Caratteri minero-petrografici tramite Microsonda Elettronica
59
Anche il contenuto di lantanio e di cerio delle apatiti sono riportati in Tabella 5.7.
Il contenuto in REE di queste apatiti verrà poi, in seguito, confrontato con quello
delle apatiti delle rocce alterate. Infatti, il contenuto in REE fornisce importanti
informazioni sia di tipo strettamente minerogenetico che petrologico.
Gli ossidi di ferro contenuti all’interno delle lave benmoreitiche inalterate, dalle analisi chimiche e dalle osservazioni petrografiche, sembrano essere rappresentati
principalmente da magnetite e da ematite.
Al SEM-EDS gli ossidi presenti nella roccia inalterata mostrano variazioni composizionali imputabili alla presenza di lamelle di ‘essoluzione’ di ilmenite, come dimostrato
dalle sezioni sottili osservate al SEM-BSE (5.7).
Le analisi eseguite alla Microsonda Elettronica degli ossidi delle lave inalterate (5.5)
mostrano variazioni composizionali soprattutto in ferro e titanio, ma anche in magnesio ed alluminio. Il primo campione si riferisce ad un cristallo che ha un contenuto
prevalente di ferro ( 81.77%), mentre il secondo cristallo mostra un alto contenuto di
titanio (38.01%). Generalmente gli ossidi delle rocce ignee sono costituiti oltre che da
Fe e Ti, anche da molti altri elementi, quali Al, Cr, V, Mg e Mn, ma in misura molto
minore.
Le analisi chimiche degli ossidi studiati, ottenute tramite EMPA e/o con microanalisi SEM-EDS, hanno permesso di individuare un trend composizionale. Le composizioni
chimiche riportate in tabella indicano un prevalente contenuto di Fe3+ in tutti gli ossidi
analizzati.
Ciò viene confermato dalle somma totale (circa ∼ 100%) delle singole analisi eseguite alla Microsonda Elettronica, che si ottengono solo con la trasformazione totale
del ferro ferroso in ferro ferrico. Solo raramente le somme eccedono il valore 100; in
tali casi si può ammettere che sia presente anche una certa quantità di Fe2+ nel campione analizzato. I diffrattogrammi degli ossidi presenti in queste rocce, illustrati per
confronto nel prossimo capitolo, confermeranno che gli ossidi rinvenuti in queste rocce
sono principalmente ematite e solo subordinatamente costituiti da magnetite.
5.4.1
Le ‘concrezioni’ su lava
Come già evidenziato dalle indagini di terreno e dalle analisi chimiche delle rocce
alterate, le ‘concrezioni’ superficiali sovrapposte alle lave benmoreitiche hanno con
molta probabilità origine metasomatica.
60
Capitolo 5
Tabella 5.5: analisi [%] rappresentative alla Microsonda Elettronica degli ossidi di ferro e
titanio presenti nella roccia inalterata 6P. Nelle analisi sono anche riportati i valori di Fe 3+∗ ,
ottenuti trasformando l’ossido di ferro ferroso in ferrico ed il conseguente totale T otal ∗ .
6P
6P
0.49
MnO
0.84
SiO2
0.03
0.01
Al2 O3
0.97
1.59
FeOtot
81.77
49.38
ZnO
0.06
0.07
Cr2 O3
0.02
0.01
NiO
0.03
-
MgO
2.60
2.96
CuO
0.04
0.02
TiO2
5.72
38.01
Total
92.06
92.55
Fe2 O3 ∗
90.87
54.88
T otal∗
101.08
97.98
Mn
0.018
0.010
Si
0.001
0.000
Al
0.029
0.044
O=3
Fe3+∗
1.744
0.977
Zn
0.001
0.001
Cr
0.000
0.000
Ni
0.001
0.000
Mg
0.099
0.104
Cu
0.001
0.000
Ti
0.110
0.676
Sum
2.003
1.813
5.4 Caratteri minero-petrografici tramite Microsonda Elettronica
61
Tabella 5.6: analisi [%] rappresentative del plagioclasio, presente in fenocristalli, analizzato
tramite la Microsonda Elettronica (EMPA), nelle sezioni sottili 17L, 18L, 19L2.
sez. 17L
sez. 17L
sez. 18L
sez. 18L
sez. 19L2
P 2 O5
0.03
0.00
0.04
0.01
0.02
sez. 19L2
0.02
SiO2
55.39
57.10
55.16
54.05
56.45
56.64
TiO2
0.08
0.04
0.06
0.07
0.05
0.06
Al2 O3
27.10
26.23
27.62
28.48
26.60
27.09
MgO
0.07
0.08
0.06
0.06
0.06
0.05
CaO
10.35
9.17
10.46
11.30
9.22
9.61
0.02
MnO
0.01
0.03
0.03
0.01
0.00
FeOtot
0.54
0.53
0.55
0.55
0.64
0.51
SrO
0.18
0.21
0.16
0.09
0.20
0.26
0.04
BaO
0.11
0.10
0.07
0.08
0.13
Na2 O
5.30
5.84
5.30
4.77
5.62
5.49
K2 O
0.36
0.43
0.41
0.30
0.39
0.41
F
0.06
0.01
0.03
0.00
0.11
0.05
Cl
0.01
0.00
0.00
0.00
0.00
0.02
Total:
99.60
99.76
99.96
99.76
99.50
100.28
O=32
P
0.005
0.000
0.007
0.001
0.003
0.003
Si
10.061
10.315
9.988
9.820
10.229
10.184
Ti
0.011
0.005
0.008
0.009
0.007
0.009
Al
5.803
5.583
5.897
6.097
5.681
5.741
Mg
0.019
0.020
0.016
0.017
0.015
0.013
Ca
2.017
1.774
2.032
2.199
1.791
1.851
Mn
0.002
0.004
0.005
0.001
0.001
0.003
Fe2+
0.083
0.079
0.084
0.084
0.097
0.077
Sr
0.018
0.023
0.016
0.009
0.021
0.027
Ba
0.007
0.007
0.005
0.006
0.009
0.003
Na
1.865
2.047
1.860
1.679
1.973
1.915
K
0.084
0.099
0.094
0.069
0.091
0.095
F
-0.035
-0.006
-0.019
0.000
-0.063
-0.026
Cl
-0.003
-0.001
0.000
0.000
0.000
-0.005
Sum
19.936
19.949
19.995
19.993
19.853
19.891
62
Capitolo 5
Tabella 5.7: analisi [%] rappresentative delle apatiti analizzate tramite la Microsonda
Elettronica (EMPA), nelle sezioni sottili 17L, 18L, 19L2.
sez. 17L
sez. 17L
sez. 18L
sez. 18L
sez. 19L2
SO3
0.22
0.29
0.34
0.28
0.26
sez. 19L2
0.35
P 2 O5
39.56
39.20
40.78
40.73
41.38
40.60
As2 O5
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
SiO2
0.34
0.30
0.33
0.36
0.23
0.29
Al2 O3
0.01
0.00
0.01
0.00
0.01
0.01
La2 O3
0.12
0.17
0.16
0.20
0.16
0.16
Ce2 O3
0.33
0.32
0.29
0.31
0.32
0.29
MgO
0.42
0.43
0.46
0.39
0.43
0.43
CaO
54.34
54.86
53.61
54.21
54.41
54.48
MnO
0.14
0.13
0.13
0.11
0.06
0.18
FeOtot
0.68
0.41
0.50
1.05
0.66
0.81
ZnO
0.02
0.04
0.05
0.06
0.00
0.00
0.00
SrO
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
Na2 O
0.18
0.20
0.30
0.24
0.17
0.16
K2 O
0.01
0.01
0.05
0.01
0.01
0.02
F
2.50
2.56
2.24
2.88
2.19
2.70
Cl
1.07
1.03
0.96
0.90
0.98
0.76
99.92
99.96
100.18
101.71
101.23
101.20
-F=O
1.05
1.08
0.94
1.22
0.93
1.14
Total
98.87
98.88
99.24
100.49
100.30
100.06
O=26
S
0.028
0.038
0.044
0.036
0.033
0.045
P
5.817
5.768
5.932
5.859
5.959
5.863
0.000
As
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
Si
0.059
0.053
0.056
0.060
0.038
0.049
Al
0.001
0.001
0.003
0.000
0.002
0.002
La
0.007
0.011
0.010
0.013
0.010
0.010
Ce
0.021
0.021
0.018
0.019
0.020
0.018
Mg
0.107
0.111
0.119
0.097
0.110
0.109
Ca
10.111
10.218
9.868
9.869
9.916
9.957
Mn
0.020
0.019
0.018
0.015
0.008
0.025
Fe2+
0.099
0.059
0.071
0.150
0.094
0.115
Zn
0.002
0.005
0.006
0.008
0.000
0.000
Sr
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
Na
0.061
0.065
0.101
0.079
0.055
0.052
K
0.003
0.003
0.011
0.002
0.002
0.003
F
1.370
1.408
1.214
1.547
1.180
1.456
Cl
0.314
0.305
0.280
0.260
0.281
0.220
Sum
18.021
18.084
17.748
18.011
17.702
17.921
5.4 Caratteri minero-petrografici tramite Microsonda Elettronica
63
20 µm
Figura 5.7: fotografia al SEM in BSE di un cristallo di ossido di ferro con presenza di lamelle
di ‘essoluzione’ di ilmenite.
Lo studio in sezione sottile di queste rocce ha rappresentato un valido aiuto nella
definizione dell’associazione mineralogica secondaria.
Queste rocce presentano differenti gradi di metasomatizzazione, in alcune rocce la
paragenesi della lava benmoreitica è ancora ben visibile. Non sono state rinvenute
al momento rocce che rappresentino il prodotto esclusivo della metasomatizzazione,
senza la presenza contemporanea della benmoreite originale, pertanto, queste rocce
verranno trattate evidenziandone i caratteri mineralogici e petrologici più significativi.
I campioni 1P e 5P mostrano una metasomatizzazione molto spinta, in cui non è
possibile discriminare visivamente la presenza di fasi primarie e di quelle secondarie.
Nei campioni 2P, 3P, e 4P sono, invece, ancora visibili porzioni di benmoreite inalterata
su cui è sovrappposta la concrezione, costituita dall’associazione di minerali secondaria.
Nei campioni di roccia in cui la metasomatizzazione è molto spinta, è evidente una
struttura criptocristallina, isotropa, ed una tessitura glomeroporfirica, con un indice di
porfiricità medio. La tessitura, inoltre, può essere definita pecilitica, con il plagioclasio
che si rinviene all’interno del clinopirosseno. I fenocristalli presenti sono costituiti
principalmente da plagioclasio, K-feldspato, clinopirosseno, olivina (molto rara), ed
apatite.
Il plagioclasio è di tipo andesina ( 30% An), incolore; molto diffuso, con abito
64
Capitolo 5
50 µm
Figura 5.8: fotografie al MO della sezione 3P di un cristallo di clinopirosseno al solo polarizzatore (sinistra) e con l’analizzatore inserito (destra); il clinopirosseno, di colore marrone,
presenta un bordo ossidato. In figura è visibile sulla sinistra la reazione del clinopirosseno
che si trasforma in fluoro-edenite, di colore giallo-verde al solo polarizzatore.
tabulare. Il rilievo è basso e presenta una geminazione di tipo albite e albite-Carlsbad;
il segno ottico è biassico positivo.
Il clinopirosseno presente è tipo augite. Dal punto di vista ottico, al solo polarizzaore, appare alterato, di colore più intenso rispetto alle rocce inalterate ed il bordo è
di colore marrone-rossiccio; al suo interno sono presenti minerali opachi.
L’olivina, dove presente è in forma di relitti di fenocristalli con un bordo molto
ossidato e corroso.
L’apatite è presente in due tipi, come per le rocce inalterate: uno incolore inglobato
nei plagioclasi ed uno di colore bruno-rossiccio incluso nei plagioclasi e nei clinopirosseni
oppure diffuso in pasta di fondo, in quest’ultimo caso in quantità maggiore rispetto
alla roccia inalterata. I minerali accessori sono costituiti da ossidi di ferro e zircone.
Gli ossidi in pasta di fondo non presentano abito sviluppato, mentre tendono a formare
plaghe e venule con andamenti irregolari. Lo zircone è invece presente come incluso nel
clinopirosseno. La pasta di fondo è alterata a causa della seriticizzazione dei plagioclasi.
Nei campioni metasomatizzati è interessante notare che gli ossidi di ferro e titanio
sono presenti intorno ai cristalli di olivina, andando a costituire bordi coronitici che
circondano l’olivina stessa.
Nei campioni di roccia in cui è visibile macroscopicamente la presenza di porzioni
di lava benmoreitica primaria, le sezioni sottili mostrano differenze nella tessitura e
nella struttura. I fenocristalli sono pressocchè simili alle sezioni in cui la metasomatiz-
5.4 Caratteri minero-petrografici tramite Microsonda Elettronica
65
Tabella 5.8: presenza di minerali all’interno dei differenti campioni, prelevati nelle porzioni
fini autobrecciate.
Zona
Campioni
feld
cpx
opx
apatite
ossidi
anfibolo
Zona A - fine
x
x
x
x
x
-
Zona B - 6F
x
x
x
x
x
-
Zona D - 8F
x
x
x
x
x
x
Zona D - 10F
x
x
x
x
x
-
Zona L - 19F
x
x
x
x
x
x
Zona Q - 27F
x
x
x
x
x
x
Zona R - SS
x
x
x
x
x
x
zazione è maggiormente presente, ma la pasta di fondo presenta minerali che a polarizzatori paralleli assumono un colore giallo-verde, mostrano alta birifrangenza ed un
abito subedrale. Questi minerali criptocristallini sembrerebbero essere fluoro-edenite
micrometrica e ciò porterebbe a pensare che l’anfibolo possa già essere in paragenesi
primaria, ma un’attenta osservazione delle sezioni al microscopio mostra la presenza
di vene; queste sono costituite da una paragenesi diversa, in cui compare l’anfibolo e
diminuisce l’ossido di ferro e titanio. Inoltre si osservano numerose fratture che pervadono la pasta di fondo e che vengono interpretate come la porzione di contatto fra
la parte di roccia inalterata e quella alterata. Fra i minerali accessori si riconosce la
magnetite, priva di abito definito.
Il campione di roccia 2P non presenta la paragenesi primaria distinguibile dal resto
della roccia. Le analisi chimiche della roccia in toto hanno evidenziato un alto contenuto di arsenico (Tabella 5.2), presente in alte concentrazioni nelle fluoro-apatiti di
colore rosso, molto abbondanti in questa roccia (vedi capitolo 6). Si trovano, inoltre,
anche fenocristalli molto alterati di clinopirosseno, in cui il bordo coronitico è costituito da anfibolo (figura 5.8); in altri casi invece i fenocristalli di clinopirosseno appaiono
fortemente alterati con presenza di ossidi di ferro al loro interno, che formano delle
vene scure.
66
Capitolo 5
3
1
3
1
1
2
3
3
20 m
Figura 5.9: fotografia al Microscopio Ottico Polarizzatore (4X) del campione 27F in cui sono
visibili numerosi anfiboli fibrosi ed altre fasi quali, feldspato(1), apatite (2), pirosseno (3).
5.4.2
I prodotti metasomatizzati della porzione fine autobrecciata
Anche i prodotti fini incoerenti delle porzioni brecciate sono stati osservati al Microscopio Ottico Polarizzatore per evidenziare e riconoscere i minerali presenti. Le fasi
rinvenute in questi prodotti sono illustrate nella Tabella 5.8.
Nei campioni fini autobrecciati delle zone A, B ed N non è presente la fluoro-edenite.
La zona A è la zona della cava in località Il Calvario, in cui la fluoro-edenite è presente
solo nelle mineralizzazioni ad ematite e nelle fratture, ma non nelle porzioni brecciate;
ciò potrebbe essere imputabile, all’azione dei fluidi nelle fratture, e nei pori della parte
fine incoerente. Nelle zone B ed N, la fluoro-edenite non è mai presente.
I minerali fibrosi sono invece in quantitativi elevati nei campioni della zona L,
Q e R (figura 5.9), mentre sono contenuti in quantità minore nella zona D. Questi
campioni sono osservati anche tramite SEM-EDS. I campioni 27F, 19F ed SS saranno
successivamente utilizzati per lo studio degli anfiboli di fluoro (figura 5.9, 5.10).
Da uno studio dei campioni 19F, 27F, e SS al SEM-EDS è emerso un’associazione mineralogica costituita da plagioclasio sodico, clinopirosseno, ortopirosseno, fibre
anfiboliche, fluorapatite e ossidi di ferro e titanio.
A causa delle dimensioni micrometriche di queste fasi, sono state effettuate anche
5.4 Caratteri minero-petrografici tramite Microsonda Elettronica
50 µm
a
67
b
Figura 5.10: fotografia del campione SS (a) e 19F (b), effettuata al Microscopio Ottico
Polarizzatore in cui sono visibili anfiboli fibrosi oltre a feldspato alcalino, clinopirosseno e
ossidi di ferro e titanio.
indagini in diffrattometria a Raggi X per il riconoscimento dei minerali presenti. Integrando i dati diffrattometrici con quelli ottenuti in Microscopia Ottica ed Elettronica
è stato possibile identificare tutti i minerali. Infatti in alcuni casi la diffrattometria a
Raggi X non ha messo in evidenza la presenza della fluoro-edenite, come per esempio
nel campione 8F, riscontrata invece attraverso il SEM-EDS. Sulla base delle prime
indagini diffrattomentriche su questo tipo di materiale e dalle varie prove effettuate
è stato deciso di utilizzare il portacampioni per polveri ‘zero background’, al fine di
limitare ogni interferenza non dovuta al campione stesso. Nel campione 27F è presente il feldspato alcalino sia di tipo sanidino (d=3.24Å) sia di tipo albitico (d=3.22Å),
ben visibile nel diffrattogramma (figura 5.11). Fra i minerali femici è presente l’augite
(d=2.98Å), mentre l’anfibolo fluoro-edenite è riconoscibile dal picco con d=3.12Å. In
questi prodotti compare anche se in quantità scarsa l’enstatite (d=2.90Å); è presente
la fluorapatite con il picco a d=2.80Å. Fra gli ossidi di ferro è riconoscibile l’ematite;
mentre la magnetite non viene rivelata.
Come il campione 27F i campioni 19F e SS sono stati preparati per i Raggi X
utilizzando una porzione di materiale fine, che fosse rappresentativo del materiale in
toto (vedi appendice). In questi due campioni sono stati riconosciuti gli stessi minerali
presenti nel campione 27F, ma con una diversa abbondanza relativa fra loro. Nel campione SS riportato in 5.12, il feldspato albitico sembra prevalente rispetto al potassico,
mentre l’anfibolo sembra meno rappresentato rispetto al campione 27F.
68
Capitolo 5
Figura 5.11: diffrattogramma relativo al campione 27F; sono riportati i d hkl dei picchi
più significativi dei minerali presenti. Il picco grosso slargato tra ∼ 15 e 19 di 2 theta è
dovuto al filtro in policarbonato usato per il recupero del materiale da sotttoporre ad analisi
diffrattometriche.
Figura 5.12: diffrattogramma relativo al campione SS.
5.4 Caratteri minero-petrografici tramite Microsonda Elettronica
69
Le analisi effettuate per la caraterizzazione della porzione brecciata portano ad
evidenziare un’associazione mineralogica formata da feldspato alcalino di tipo sanidino
e di tipo albite, il clinopirosseno di tipo augite, l’ortopirosseno di tipo enstatite, la
fluorapatite, la magnetite e l’ematite. All’interno dei campioni 27F, 19F, SS è presente
in quantità variabile la fluoro-edenite. I campioni 8F e 10F non hanno mostrato dal
diffrattogramma la presenza della fluoro-edenite, che invece risulta presente, in piccola
quantità, dall’analisi al SEM-EDS.
Capitolo 5
70
Tabella 5.9: analisi chimiche degli elementi minori ed in traccia [ppm] all’interno delle lave inalterate e alterate, effettuate con ICP-MS.
Ba
Sr
Y
Sc
Zr
Be
V
Co
Cu
Zn
Ga
Ge
As
Rb
Nb
Mo
Sn
Sb
Cs
Hf
Ta
W
Pb
Bi
Th
1l
1329
1068
31
15
372
3
116
11
21
129
29
2
10
54
95
8
9
0.7
0.6
8.2
4.8
2
46
9.3
16.2
U
5
2l
1258
1087
30
15
355
4
86
9
25
78
27
2
1130
95
92
-2
71
1.4
1.5
7.9
4.6
1
12
2.4
15.4
1.8
3l
1241
1062
33
16
385
3
111
11
17
62
29
2
19
65
106
2
11
-0.5
0.9
8.6
5
1
6
0.6
17.3
4.6
4L
1239
1089
32
14
375
4
117
11
18
94
29
2
9
65
100
5
9
-0.5
0.6
8.1
4.8
3
9
0.8
16.4
4.8
5l
1222
1106
32
14
380
3
111
11
18
100
29
2
12
61
102
6
11
-0.5
1.4
8.4
4.9
3
16
3
16.6
4.8
6l
1227
1088
32
15
381
3
110
11
22
113
29
2
8
61
99
5
9
-0.5
1.1
8.2
4.8
1
10
1
16.5
4.7
8L
1231
1106
30
13
365
3
103
11
17
101
28
2
9
60
97
5
11
0.5
0.8
8.3
4.8
1
22
0.8
16.4
4.6
9L
1239
1092
32
14
385
4
108
11
24
110
29
2
11
62
102
6
11
0.8
1.1
8.4
4.9
2
22
2.3
16.7
4.8
10L
1239
1119
31
12
350
3
98
11
18
98
29
2
0
57
97.4
4
9
-0.5
0.6
8.2
4.8
1
10
0.6
16.3
4.7
17L
1266
1085
32
13
353
3
85
10
19
110
28
2
10
60
98
5
12
-0.5
1.4
8.3
4.8
2
20
3
16.6
4.7
18L
1269
1093
32
12
367
3
93
10
14
100
28
2
0
60
100
3
9
-0.5
1.1
8.3
4.8
2
13
0.9
16.4
4.8
21L
1242
1106
32
13
375
3
103
11
33
246
28
1
8
60
97
4
10
-0.5
1.8
8.4
4.8
2
12
1.2
16.5
4.8
22L
1237
1094
33
14
389
4
110
11
16
75
28
1
6
57
101
6
9
-0.5
1.1
8.6
5
2
11
0.8
17.3
5
25L
1238
1119
32
14
383
4
102
11
21
122
29
2
0
60
101
8
9
-0.5
1.1
8.4
4.8
2
12
0.5
16.7
4.7
26L
1215
1136
30
13
366
3
103
11
21
110
29
2
0
61
99
3
10
-0.5
0.7
8
4.7
1
10
0.5
16.5
3.4
27L
1263
1124
32
14
381
4
108
10
15
90
28
2
9
56
98
5
10
-0.5
0.9
8.5
4.9
2
26
2.7
17.1
4.9
6
1194
1044
35
13
343
3
113
10
32
89
23
1
5
53
88
3
1
0.7
0.9
8.3
4.7
2
11
-0.4
18
5.1
8F
1324
895
34
15
414
4
113
12
24
109
28
2
11
68
107
7
12
0.7
0.7
8.9
5.3
1
22
-0.4
17.6
4.3
19F
1366
527
44
13
619
5
66
12
15
158
28
2
34
82
133
3
31
1.5
0.5
12.7
6.7
2
28
0.7
25.9
7.6
27F
1319
665
35
13
574
4
83
15
35
104
27
2
11
76
114
9
12
1.2
0.6
11.8
6
3
19
2.4
23.4
6.1
SS
1227
1094
31
14
379
4
101
11
27
137
29
2
18
68
102
7
14
-0.5
2.5
8.6
4.9
2
22
1.1
16.9
4.9
1P
1129
1056
34
11
319
3
80
9
-10
96
22
1
256
97
81
3
135
1.6
2
7.8
4.5
1
13
-0.4
20.4
4.2
2P
1071
1004
31
12
315
3
89
8
13
79
19
1
1033
98
79
7
135
2.3
1.7
6.7
4
6
20
-0.4
17.3
3.1
3P
1079
1032
29
12
307
2
58
12
13
106
21
1
499
91
79
3
200
6.5
1.8
7.4
4.4
2
14
-0.4
18.3
2.1
4P
1225
1126
34
13
295
3
92
9
12
85
21
2
965
83
87
3
117
3
1.7
7.2
4.3
3
60
0.5
19.7
2.5
5P
1145
1035
33
13
320
3
87
9
24
64
22
1
394
100
89
-2
137
1.4
1.9
7.6
4.4
-1
11
-0.4
19.6
2.8
1l
La
Ce
Pr
Nd
Sm
Eu
Gd
Dy
Er
Tm
Yb
Lu
128
229
23.1
85.5
14.4
4.07
11.5
7.0
3.5
0.5
3.1
0.43
2l
123
225
22.5
82.8
14.0
3.97
10.8
6.9
3.3
0.47
3.0
0.42
3l
132
236
24.0
88.9
15.0
4.12
11.8
7.5
3.6
0.5
3.2
0.45
4L
131
233
23.3
84.2
14.3
3.97
10.6
7.0
3.4
0.49
3.1
0.44
5l
129
229
23.2
84.5
14.3
4.03
11.0
7.2
3.5
0.48
3.1
0.41
6l
127
227
22.9
84.5
14.1
3.89
11.0
7.1
3.4
0.49
3.1
0.42
8L
126
227
23.0
83.9
14.2
3.92
10.8
7.1
3.4
0.49
3.1
0.44
9L
126
227
23.2
84.8
14.5
3.95
10.7
7.1
3.4
0.49
3.1
0.43
10L
126
225
22.9
84.0
14.2
3.97
10.7
7.1
3.4
0.48
3.1
0.43
17L
127
229
23.3
84.9
14.5
3.99
11.0
7.3
3.4
0.5
3.1
0.45
18L
124
225
22.9
84.2
14.3
3.91
10.5
7.0
3.4
0.49
3.1
0.42
0.44
21L
125
224
22.7
83.5
14.3
3.84
10.8
7.1
3.5
0.49
3.1
22L
130
231
23.3
86.0
14.5
4.06
11.4
7.2
3.5
0.5
3.2
0.43
25L
125
225
22.8
83.8
14.2
3.97
10.8
7.1
3.3
0.49
3.1
0.43
26L
126
225
22.9
83.0
14.2
3.89
11.0
7.0
3.3
0.48
3.1
0.42
27L
127
228
22.8
84.7
14.3
3.92
10.9
7.1
3.4
0.49
3.2
0.44
6P
112
202
20.4
78.9
12.9
3.46
11.0
6.9
3.4
0.47
2.9
0.4
8F
138
246
24.6
88.8
15.1
4.11
11.5
7.6
3.6
0.53
3.3
0.46
19F
156
282
28.6
103.0
17.2
4.01
13.5
9.2
4.7
0.7
4.5
0.63
27F
149
258
25.4
88.3
14.4
3.72
10.9
7.3
3.7
0.56
3.7
0.51
SUX
127
226
22.9
82.6
14.4
3.97
10.9
7.1
3.4
0.48
3.1
0.44
0.42
1P
104
179
19.3
73.0
11.9
3.42
10.1
6.6
3.4
0.47
3.0
2P
78
138
15.0
57.6
9.5
2.8
7.9
5.4
2.7
0.38
3.4
0.33
3P
79
141
15.4
60.0
10.1
3.06
8.7
5.6
2.9
0.41
2.7
0.37
4P
101
174
18.5
71.2
11.9
3.44
10.2
6.7
3.4
0.49
3.1
0.41
5P
98.3
170
18.2
69.5
11.3
3.28
9.8
6.4
3.3
0.47
3.0
0.41
5.4 Caratteri minero-petrografici tramite Microsonda Elettronica
Tabella 5.10: analisi chimiche delle Terre Rare [ppm] all’interno delle lave inalterate e alterate, effettuate attraverso ICP-MS.
71
72
Capitolo 5
Capitolo 6
Caratterizzazione dei minerali
secondari
6.1
Introduzione
Lo studio delle lave benmoreitiche, riportato nel capitolo precedente, ha permesso
l’identificazione della paragenesi primaria e la discriminazione dell’associazione mineralogica secondaria.
L’associazione mineralogica secondaria, rinvenuta nei prodotti di Biancavilla, sembra essere il risultato di un processo metasomatico che ha interessato il sistema radicato
di dicchi e domi lavici, e che ha alterato ed in alcuni casi obliterato la paragenesi della
benmoreite primaria.
In questo capitolo viene riportata la caratterizzazione dei minerali secondari in associazione con la fluoro-edenite, ottenuta attraverso analisi chimiche quantitative con
tecniche microscopiche e spettroscopiche. La ricerca in atto sulla caratterizzazione
completa delle benmoreiti di Biancavilla prevede, infatti, indagini mineralogiche e cristallochimiche dei minerali che presentano maggiore interesse petrologico, al fine di
una corretta interpretazione genetica sia della fluoro-edenite che della roccia ospite.
La singolare associazione mineralogica, anidra e ricca in fluoro, riscontrata nei prodotti in esame, suggerisce condizioni termodinamiche particolari, tali da permettere la
cristallizzazione, in tempi e modi diversi di tali minerali, tra questi la fluoro-edenite.
Le più importanti variabili in gioco in questo sistema sono sicuramente rappresentate
dalla Temperatura (T), dalla composizione (X) e oltre che dal tempo di interazione
fra il fluido e la roccia incassante e/o preimpostata. La variabile Pressione (P) non
sembra aver avuto significativa influenza durante il processo di formazione dei prodotti
73
74
Capitolo 6
in studio. Pertanto, in questo capitolo verrà effettuato uno studio di dettaglio dei minerali di neoformazione, spesso peculiari di un singolo deposito, identificati e studiati
attraverso differenti tecniche di analisi; inoltre verrà effettuato un confronto fra le associazioni mineralogiche presenti nelle concrezioni, ove è presente anche la fluoro-edenite
prismatica, e nelle porzioni autobrecciate, ove è presente la fluoro-edenite fibrosa.
La caratterizzazione della fluoro-edenite è, invece, argomento di un capitolo specifico (capitolo 7).
6.2
La fluoroflogopite
Durante lo studio delle concrezioni su lave, in associazione con la fluoro-edenite è stata
rinvenuta la mica flogopite. Il minerale, studiato in collaborazione con il Dipartimento di Scienze della Terra di Bari per la parte strutturale, è stato identificato come
fluoroflogopite ed accettato come nuovo minerale dalla CNMMN dell’IMA (2006-011).
La fluoroflogopite, di formula ideale KMg3 AlSi3 O10 (F)2 va a costituire un nuovo endmember della serie annite-flogopite, come termine fluoro-dominante [Gianfagna et al.,
2006b].
Petersen et al. [1982] hanno proposto per queste particolari miche ricche in fluoro,
ed anche per gli anfiboli che hanno un alto contenuto dell’elemento, una lista formale
di nomi di minerali con queste caratteristiche, tali da includere la fluoroflogopite. In
effetti il termine estremo di fluoro è stato ritrovato nei prodotti di Biancavilla e la
CNMMN ha accettato questo minerale come termine estremo ricco in fluoro, in quanto
nei ritrovamenti precedenti gli autori non avevano fornito i dati chimico-strutturali tali
da permetterne l’attribuzione.
La fluoroflogopite è stata rinvenuta all’interno della cava in località Il Calvario in
associazione con la fluoro-edenite prismatica (figura 6.1).
Il rinvenimento della fluoroflogopite durante questa ricerca, è stato molto utile, sia
dal punto di vista strutturale e mineralogico, sia da un punto di vista minerogenetico
per fornire ulteriori informazioni sull’ambiente di formazione della fluoro-edenite in
associazione.
Alcune lamine di fluoroflogopite sono state separate, inglobate ed incollate su vetrino al fine della loro caratterizzazione. Le tecniche d’indagine utilizzate sono l’analisi
di Microscopia Ottica ed Elettronica (MO, EMPA) e la Microsonda ad Ablazione
Laser (LA-ICP-MS). Inoltre è stato effettuato uno studio attraverso analisi all’infra-
6.2 La fluoroflogopite
75
Figura 6.1: lamina di fluoroflogopite rinvenuta nei prodotti metasomatizzati in località Il
Calvario, Biancavilla.
rosso µFT-IR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy), per evidenziare l’eventuale
presenza di gruppi OH o confermare l’assenza totale.
La fluoroflogopite appare in cristalli lamellari euedrali (abito ben sviluppato) di
colore giallo chiaro con un diametro di circa 200 − 400µm (figura 6.1). In sezione
sottile appare incolore o giallo chiaro, e non mostra pleocroismo. Il segno ottico è
biassico negativo e gli indici di rifrazione risultano: αcalc = 1.5430(5) (metodo della
variazione di λ), β = 1.5682(5), γ = 1.5688(5)), con un 2Vcalc =∼17 .
In tabella 6.1 sono riportate le analisi chimiche rappresentative di cristalli scelti
e confrontati con l’analisi della fluor-flogopite sintetica riportata da Hammouda et al.
[1995], utilizzata come standard di riferimento per la Microsonda Elettronica del CNRIGAG (Sezione di Roma), presso il Dipartimento di Scienze della Terra degli Studi di
Roma ‘La Sapienza’.
La fluoroflogopite rinvenuta nei prodotti di Biancavilla, mostra rispetto allo standard [Hammouda et al., 1995] un maggior contenuto in SiO2 (∼ 46%) ed un minor
contenuto in Al2 O3 (∼ 10%) ed in K2 O (∼ 9%); inoltre il minerale mostra un discreto
76
Capitolo 6
Tabella 6.1: analisi chimiche [%] rappresentative della fluoroflogopite, eseguite alla Microsonda Elettronica, confrontate con la composizione dello standard sintetico (Std) di Hammouda
et al. [1995].
Std
1
2
3
4
5
6
7
8
St.DV.
SiO2
43.97
45.94
46.13
46.36
46.48
46.60
46.12
46.02
45.93
0.25
TiO2
0.04
0.96
0.94
0.98
0.94
1.10
1.00
1.08
0.98
0.06
Al2 O3
11.15
10.23
10.09
10.15
10.07
10.16
10.24
10.15
10.28
0.07
MgO
28.91
27.22
27.19
27.00
27.23
26.99
27.33
27.57
27.43
0.20
CaO
0.01
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.02
0.01
0.00
0.01
MnO
0.02
0.14
0.24
0.16
0.18
0.19
0.21
0.24
0.17
0.04
FeOt ot
0.17
1.27
1.32
1.24
1.22
1.24
1.33
1.20
1.20
0.05
BaO
0.05
0.04
0.00
0.00
0.01
0.00
0.05
0.00
0.04
0.02
Na2 O
0.09
0.71
0.73
0.77
0.74
0.78
0.75
0.76
0.80
0.03
K2 O
10.23
9.13
8.98
9.08
9.01
9.09
9.08
9.03
9.15
0.06
F
Tot:
9.09
7.83
7.30
8.02
7.82
7.63
7.24
8.06
7.69
0.30
103.72
103.47
102.92
103.77
103.69
103.78
103.35
104.10
103.67
0.35
F,Cl=O
-3.83
3.30
3.07
3.38
3.29
3.21
3.05
3.39
3.24
0.13
Tot:
99.90
100.17
99.85
100.39
100.40
100.57
100.30
100.70
100.43
0.26
O=24
Si
6.136
6.408
6.462
6.440
6.457
6.469
6.440
6.379
6.396
0.033
Ti
0.004
0.101
0.099
0.102
0.098
0.115
0.105
0.112
0.103
0.006
Al
1.834
1.681
1.666
1.662
1.648
1.663
1.686
1.658
1.687
0.014
Mg
6.015
5.660
5.678
5.591
5.638
5.586
5.688
5.696
5.695
0.045
Ca
0.001
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.003
0.001
0.000
0.001
Mn
0.002
0.016
0.028
0.019
0.021
0.022
0.024
0.028
0.020
0.004
Fe2+
0.019
0.148
0.155
0.144
0.141
0.144
0.155
0.139
0.140
0.007
Ba
0.003
0.002
0.000
0.000
0.001
0.000
0.003
0.000
0.002
0.001
Na
0.025
0.191
0.199
0.207
0.199
0.209
0.203
0.204
0.215
0.007
K
1.822
1.624
1.605
1.609
1.596
1.610
1.617
1.596
1.626
0.011
F
4.011
3.454
3.234
3.524
3.435
3.349
3.196
3.534
3.386
0.124
Tot:
19.872
19.285
19.125
19.297
19.236
19.169
19.120
19.347
19.271
0.084
contenuto in FeOtot (∼ 1%) e TiO2 (∼ 1%).
Dato che il contenuto di fluoro, analizzato nel campione standard, mostrava un
valore più alto rispetto alla fluoroflogopite di Biancavilla 6.1 ottenuto con la Microsonda
Elettronica, si è proceduto a verificare questo dato con la Microsonda Ionica (SIMS),
che ha permesso di quantizzare il fluoro risultato pari a 8.45%.
Oltre all’uso dell’IR, si è fatto ricorso alla Microsonda Ionica (SIMS), al fine di
ottenere un dato quantitativo dell’H2 O eventualmente presente nel minerale. L’H2 O
è risultata esser pari a ∼ 0.16% in peso. Questo valore, praticamente insignificante è
stato ulteriormente confermato dall’indagine IR.
6.3 La fluorapatite
77
Attraverso l’analisi dell’infrarosso sono stati analizzati alcuni cristalli di fluoroflogopite per valutare la presenza ed eventualmente la quantità di H2 O.
Le analisi in µFT-IR sono state eseguite in riflettanza diffusa, tramite uno spettrometro Equinoz-55 Bruker della sez. IGG del CNR presso questo Dipartimento.
In figura 6.2 è riportato lo spettro parziale di µFT-IR che non mostra significative
bande nella regione dell’OH (3800-3600 cm−1 ).
La formula cristallochimica derivante dalla media delle analisi e su base
12=O+F+OH+Cl apfu può essere espressa in questo modo:
(K0.725 Na0.082 Li0.041 Ba0.002 )
(Si3.162 Al0.782 Ti0.055 )
2+
0.850 (Mg2.877 Fe0.072 Li0.042 Mn0.009 )
3.999 O10.025 [F1.899 (OH)0.074 Cl0.002 ]
3.000
1.975
Le lamine di fluoroflogopite di Biancavilla analizzate alla Microsonda Elettronica,
sono state poi analizzate con la Microsonda ad Ablazione Laser (LA-ICP-MS) presso
l’Università degli Studi di Pavia (CNR-IGG). In tabella 6.2 sono riportate le analisi
medie di tre cristalli, su ognuno dei quali sono state effettuati tre punti analisi. La
microsonda ad Ablazione Laser è una tecnica di tipo distruttivo e non permette il
recupero dei cristalli, pertanto, essendo pochi cristalli disponibili di fluoro-flogopite, il
numero di analisi effettuate attraverso la LA-ICP-MS è basso.
Per quanto riguarda gli elementi minori, la fluoroflogopite mostra un discreto contenuto in litio, con contenuti che variano fra 1100 e 1500 ppm circa, ed in rubidio, con
contenuti che variano fra 1000 e 1350 ppm circa. Il bario mostra anch’esso un discreto
contenuto raggiungendo valori di ∼550 ppm. Fra gli altri elementi minori presenti in
modo significativo vi è il boro (circa 28-50 ppm), il vanadio (circa 30 ppm), lo zinco
(circa 40 ppm), il niobio (circa 45-60 ppm), ed il cesio (circa 40 ppm). I differenti
cristalli di fluoroflogopite risultano abbastanza simili in composizione e non mostrano
particolari zonazioni.
La fluoro-flogopite mostra un contenuto molto basso in Terre Rare: quelle leggere
sono rappresentate principalmente del La, Ce e Pr, mentre quelle pesanti da Yb e Tm
(tabella 6.2).
6.3
La fluorapatite
La fluorapatite è presente nei prodotti di Biancavilla sia in paragenesi primaria che in
associazione secondaria.
L’apatite è potenzialmente un ‘sensibile memorizzatore’ della chimica del sistema
78
Capitolo 6
Figura 6.2: spettro parziale µFT-IR (3400-4000 cm − 1 della fluoroflogopite di Biancavilla,
in cui sono riportate per confronto le posizioni delle due bande più significative di stretching
dell’OH della fluoroflogopite idrata.
ed in particolare degli elementi minori, in traccia e REE presenti al momento della sua
cristallizzazione [Sha & Chappell, 1999; Belusova, 2000; Belousova et al., 2001].
Lo studio delle apatiti di Biancavilla è, pertanto, molto utile al fine di ottenere
informazioni sul processo di formazione e di metasomatizzazione di questi prodotti.
Lo studio di queste apatiti, inoltre, costituisce un argomento di grande interesse
anche per quanto riguarda l’aspetto ambientale in quanto, come si vedrà in seguito,
queste fluoro-apatiti sono caratterizzate da un alto contenuto in As, elemento che,
rilasciato in ambiente, è fortemente tossico e cancerogeno.
Lo studio della fluorapatite di Biancavilla è stato effettuato tramite Microscopia
Ottica (MO) ed Elettronica (SEM-EDS), attraverso la Microsonda ad Ablazione Laser
(LA-ICP-MS).
6.3 La fluorapatite
Tabella 6.2:
79
analisi degli elementi maggiori, minori, in tracce e REE [ppm] della
fluoroflogopite tramite LA-ICP-MS.
Li
1
2
3
1515.21±93.73
1520.9±95.2
1163.8±76.2
Be
-
2.2±0.9
3.4±1.6
B
48.0±9.8
36.9±8.0
28.8±7.1
Na
8482.3±420.1
8319.6±419.7
7535.9±396.5
Mg
98135.2±25287.3
100992.9±26902.5
102983.8±29328.1
Si
186975.7±5971.7
186975.7±5968.9
186975.7±5985.1
Ca
670.8±106.3
541.1±95.3
571.1±107.3
Sc
1.5±0.2
1.7±0.2
1.4±0.2
Ti
4863.6±248.9
5658.2±293.8
6872.5±371.3
V
27.76±2
27.462±2.008
25.5±2.0
Cr
2.04±1.00
2.6±0.6
1.82±0.70
Co
9.70±0.63
8.51±0.60
8.5±0.6
Ni
2.4±0.5
1.80±0.42
0.80±0.30
39.35±4.14
Zn
47.26±4.40
34.6±3.4
As
3.99±0.65
3.88±0.62
5.95±0.90
Rb
1343.06±64.80
1189.84±58.20
1011.2±51.3
Sr
2.5±0.2
3.99±0.30
6.1±0.4
Y
-
0.06±0.02
0.09±0.03
Zr
0.87±0.14
1.33±0.18
1.4±0.2
Nb
45.66±2.20
61.4±2.9
47.2±2.4
Cs
43.02±2.45
47.90±2.80
38.78±2.35
Ba
241.2±23.3
342.02±33.50
478.90±49.30
0.82±0.10
La
0.08±0.03
0.84±0.08
Ce
2.5±0.2
0.33±0.05
0.9±0.1
Pr
0.034±0.020
0.053±0.020
0.10±0.03
0.29±0.07
Nd
-
0.14±0.03
Sm
-
-
-
Eu
-
0.04±0.01
0.04±0.02
Gd
-
0.15±0.03
-
Tb
-
0.020±0.010
-
Dy
0.08±0.05
0.09±0.01
-
Ho
-
-
-
Er
-
-
-
Tm
-
0.02±0.03
-
Yb
-
0.11±0.02
-
Lu
-
-
-
Hf
-
0.12±0.07
0.27±0.08
Ta
2.84±0.2
4.16±0.20
1.57±0.15
Pb
1.12±0.17
0.40±0.090
0.61±0.13
Th
0.03±0.02
0.03±0.01
0.14±0.03
U
0.63±0.09
1.033±0.11
0.68±0.10
80
Capitolo 6
apt
apt
apt
apt
50 µm
Figura 6.3: a) foto del campione 18L al MO in cui sono visibili apatiti bianche (apt) incluse
in clinopirosseno; b) foto del campione 17L in cui è visibile un’apatite bruno-grigiastra (apt).
Le apatiti, appartenenti al gruppo dei fosfati, sono minerali accessori comuni in
quasi tutte le rocce ignee. Sono i più abbondanti minerali di fosforo, la cui formula
ideale è Ca5 (PO4 )3 (F, Cl, OH); in questa formula gli anioni fluoro, cloro e ossidrile
possono sostituirsi vicendevolmente fino a formare termini estremi quasi puri. Le
apatiti di Biancavilla costituiscono il termine di fluoro.
Le fluorapatiti analizzate sono state rinvenute nei campioni prelevati all’interno
della cava in località Il Calvario. I campioni presentano apatiti di colore rosso sia
nella sezione indicata con il numero 4P, sia nel campione metasomatizzata superficialmente indicata con il numero sezione 5P, preparato in sezione sottile prelevando
cristalli sciolti di apatite. All’esterno della cava, spostandosi verso NE, sono stati scelti
altri tre campioni di lava prelevati trasversalmente rispetto ad un unico dicco (denominati: sezioni 17L, 18L e 19L2), il cui studio minero-petrografico è stato discusso
nel capitolo precedente. Il confronto fra questi campioni sarà utile per evidenziare le
differenze composizionali fra la fluorapatite magmatica, all’interno del doma lavico, e
quella metasomatica, posteriore alla messa in posto del doma. Inoltre, la fluorapatite
rinvenuta nelle porzioni autobrecciate è stata studiata attraverso il SEM-EDS per via
semi-quantitativa.
La fluorapatite analizzata nelle diverse sezioni mostra al Microscopio Ottico Polarizzatore caratteristiche differenti. Nelle lave inalterate è presente una apatite incolore
al solo polarizzatore, con rilievo molto alto, un abito prismatico allungato ben sviluppato ed una bassa birifrangenza; si trova prevalentemente inclusa in cristalli di pirosseno
(figura 6.3 a).
A volte negli stessi campioni di lava, si rinviene una apatite bruno-grigiastra, al-
6.3 La fluorapatite
a
81
200ì
200
µm
b
150 µm
Figura 6.4: a) foto allo stereomicroscopio di un’apatite di colore rosso, presente sulle
concrezioni delle lave; b) foto al MO di due cristalli di apatiti rosse.
lungata, con alto rilevo e bassa birifrangenza. Alcuni cristalli mostrano al loro interno
delle striature, tipo pseudostriature (figura 6.3 b).
Nelle concrezioni, si rinviene l’apatite di color rosso acceso. Al solo polarizzatore
questo minerale, mostra un colore più rosso ai bordi, mentre tende al giallo-grigio verso
l’interno, indicando una forte zonatura composizionale.
Attraverso il SEM-EDS sono state analizzate le apatiti della sezione 4 che al Microscopio Ottico si presentano di colore rosso acceso (figura 6.4). Mediante gli elettroni
retrodiffusi è stato possibile evidenziare alcune differenze composizionali presenti all’interno dei singoli cristalli. In figura 6.5 risultano evidenti variazioni di luminosità
all’interno di un cristallo di apatite, con il nucleo più scuro rispetto ai bordi. Per confermare questa differenza composizionale sono state effettuate analisi semi-quantitative
attraverso gli spettri EDS.
Lo spettro di figura 6.5b corrisponde ad un punto di analisi al centro del cristallo e
mostra la composizione di una fluorapatite ricca in cloro e con pochissimo arsenico. Lo
spettro in figura 6.5c invece, mostra un punto di analisi al bordo dello stesso cristallo
che evidenzia un minor contenuto di fosforo ma ricchezza in arsenico. Il cloro è assente.
Le analisi al SEM-EDS delle apatiti presenti nella roccia inalterata, sia di color
bianco che di color bruno-grigiastro non hanno mostrato la presenza di arsenico.
Sono state effettuate una serie di analisi chimiche alla Microsonda Elettronica
per determinare le differenze composizionali evidenziate attraverso l’osservazione al
Microscopio Ottico ed al SEM.
In tabella 6.3 le analisi vengono suddivise fra apatiti bianche e rosse e vengono
82
Capitolo 6
b
a
c
Figura 6.5: a) immagine al SEM-BSE di un cristallo di apatite rossa; b) spettro della
fluorapatite senza arsenico (centro); c) spettro della fluorapatite con presenza di arsenico
(bordo).
riportate le medie di 13 analisi: 7 per la sezione 5P e 6 per al sezione 4P.
Nelle sezioni 4P e 5P le apatiti analizzate si differenziano da quelle presenti nelle
lave benmoreitiche principalmente per la presenza in due di esse di arsenico. Le analisi
in tabella 6.3 mostrano che l’arsenico sostituisce chiaramente il fosforo. Inoltre la
fluorapatite rossa presente nei prodotti metasomatizzati mostra rispetto ai prodotti
inalterati un arricchimento in Terre Rare (La e Ce). Il fluoro può arrivare fino a ∼ 5%.
Le formule cristallochimiche delle fluorapatiti di color rosso delle sezioni 4P e 5P
sono rispettivamente:
(Ca9.848 Na0.085 K0.002 REE0.121 Fe0.018 Mg0.024 Mn0.013 Zn0.002 Sr0.012 Ti0.006 )10.131
(P5.036 Si0.127 S0.032 Al0.002 As0.669 )5.866 O24 (F2.491 Cl0.056 )2.547
(Ca9.781 Na0.078 K0.004 REE0.78 Fe0.049 Mg0.042 Mn0.019 Zn0.005 Sr0.010 Ti0.003 )10.069
(P5.162 Si0.141 S0.040 Al0.003 As0.552 )5.898 O24 (F2.347 Cl0.353 )2.700
I dati preliminari sulla composizione chimica delle fluoro-apatiti hanno permesso
di evidenziare che le apatiti delle lave primarie hanno un contenuto di Ca più elevato
rispetto a quello delle apatiti presenti nei prodotti che hanno subito la contaminazione
da parte dei fluidi.
6.3 La fluorapatite
83
Tabella 6.3: analisi chimiche [%] dei cristalli di fluorapatite, effettuate tramite la EMPA,
dei campioni di lava inalterata 17L, 18L, 19L e 5P e 4P delle rocce alterate.
17L
18L
19L
5P-rossa
4P-bianca
SO3
0.24
0.30
0.31
0.21
0.34
4P-rossa
0.32
P 2 O5
39.41
40.70
40.99
32.82
40.29
33.30
As2 O5
0.00
0.00
0.00
8.70
0.00
7.04
SiO2
0.28
0.35
0.26
0.82
0.29
1.07
Al2 O3
0.01
0.00
0.01
0.01
0.02
0.01
La2 O3
0.13
0.20
0.16
0.79
0.11
0.45
Ce2 O3
0.34
0.34
0.30
1.40
0.30
0.89
MgO
0.43
0.41
0.43
0.04
0.24
0.24
CaO
55.17
54.07
54.44
51.48
53.98
51.45
MnO
0.17
0.12
0.12
0.07
0.13
0.16
FeOtot
0.38
0.98
0.73
0.04
0.39
0.28
ZnO
0.09
0.04
0.00
0.02
0.00
0.06
0.12
SrO
0.00
0.00
0.00
0.10
0.12
Na2 O
0.16
0.24
0.16
0.28
0.15
0.22
K2 O
0.03
0.01
0.01
0.01
0.01
0.02
F
2.66
2.64
2.45
4.50
4.52
3.96
Cl
1.00
0.92
0.87
0.14
1.40
1.32
Tot
100.49
101.31
101.21
101.45
102.29
100.95
-F=O
1.12
1.11
1.03
1.90
1.90
1.67
Total
99.37
100.20
100.18
100.16
100.40
99.26
O=26
S
0.031
0.038
0.039
0.028
0.044
0.043
P
5.772
5.875
5.911
4.906
5.745
4.965
0.658
As
0.000
0.000
0.000
0.807
0.000
Si
0.049
0.059
0.044
0.174
0.049
0.192
Al
0.003
0.000
0.002
0.002
0.004
0.003
La
0.008
0.012
0.010
0.051
0.007
0.030
Ce
0.022
0.021
0.019
0.090
0.019
0.058
Mg
0.110
0.105
0.109
0.011
0.062
0.065
Ca
10.227
9.878
9.936
9.744
9.740
9.734
Mn
0.024
0.017
0.016
0.010
0.018
0.025
Fe2+
0.055
0.140
0.104
0.006
0.056
0.041
Zn
0.012
0.005
0.000
0.002
0.000
0.009
Sr
0.000
0.000
0.000
0.011
0.012
0.012
Na
0.052
0.079
0.053
0.096
0.048
0.074
K
0.006
0.001
0.002
0.002
0.001
0.004
F
1.454
1.420
1.318
2.516
2.408
2.210
Cl
0.294
0.268
0.250
0.042
0.399
0.399
F+Cl
1.748
1.688
1.568
2.558
2.807
2.610
84
Capitolo 6
Il comportamento della
P
(F + Cl) è molto significativo in quanto nelle apatiti
rosse (lave alterate) questo valore è molto più elevato di quello delle apatiti dei tre
campioni di lava inalterata, presi in considerazione; l’arsenico è completamente assente
nelle apatiti delle lave inalterate (17L, 18L e 19L), mentre è presente in quantità elevate
e variabili (dal nucleo al bordo) nelle apatiti rosse, con valori che raggiungono anche
valori di 1,2 apfu (∼ 12% in As2 O5 ) nei bordi più esterni dei cristalli. I contenuti di
Mg, Fe e Mn sono poco significativi anche se si nota un leggero aumento di Mg e Fe
nelle apatiti delle rocce inalterate rispetto a quelle alterate.
Il contenuto di elementi minori ed in traccia nelle apatiti è stato determinato attraverso l’analisi LA-ICP-MS. L’analisi delle Terre Rare è stata eseguita sulle fluoroapatiti presenti nella rocce alterate 2P, 4P e nella roccia inalterata 17L. In figura 6.6
sono riportati gli andamenti delle Terre Rare delle apatiti nelle tre rocce. La roccia
inalterata (17L) mostra un apatite con un contenuto minore in Terre Rare rispetto alle
rocce alterate. Le fluoro-apatiti dei campioni 2P e 4P hanno un ampio contenuto in
Terre Rare con andamento pressocchè parallelo. Queste mostrano un arricchimento
in Terre Rare leggere, in particolare del cerio, ed un decremento spostandosi verso le
Terre Rare pesanti.
Gli elementi minori ed in traccia mostrano fra i diversi cristalli delle apatiti presenti
in queste rocce contenuti omogenei. Lo stronzio, il niobio, il tantalio, il torio e l’uranio
mostrano dei particolari arricchimenti in tutte le fluoro-apatiti esaminate. Le fluoroapatiti di alcune delle rocce alterate, mostrano un maggior contenuto in arsenico,
che arriva nella roccia 4P fino ad un contenuto pari a ∼68000 ppm. Il contenuto
dell’arsenico nelle fluoro-apatiti delle rocce alterate era già stato evidenziato attraverso
la Microsonda Elettronica.
Le fluoro-apatiti che derivano dai prodotti metasomatizzati presentano un maggior
contenuto in: Terre Rare, fluoro, cloro, arsenico, vanadio, niobio e tantalio.
Le evidenze composizionali e morfologiche riportate permettono, quindi, di anticipare alcune interessanti considerazioni sulle ipotesi genetiche di queste fluoro-apatiti.
L’abbondanza di elementi quali F, Cl, As e REE nelle apatiti presenti nelle lave alterate indicherebbero un processo che ha portato ad un arricchimento di questi elementi
rispetto agli stessi minerali riscontrati nelle lave primarie inalterate.
La differente composizione mostrata dalle apatiti rosse dal nucleo verso il bordo,
con aumento di As, porterebbe ad ipotizzare un processo di accrescimento secondario
di una apatite di As su un cristallo preesistente di apatite, che ha agito da germe
cristallino, favorendo la cristallizzazione successiva dell’apatite ricca in arsenico. La
6.4 Gli ossidi di ferro e titanio
85
Figura 6.6: andamento delle Terre Rare nella fluorapatite presente nelle differenti rocce, 17P
inalterata, 2P e 4P (alterate).
sostituzione del fosforo da parte dell’arsenico è molto abbondante nelle fasi finali di
fluidi residuali.
Le foto al SEM e al Microscopio Ottico di apatiti ricche in arsenico evidenziano
questa particolare successione di apatite primaria (incolore, senza As) e apatite secondaria (rossa, con As). Infine, si può pertanto concludere che le apatiti in località
Il Calvario appartengono almeno a due generazioni differenti: incolori o grigiastre, a
medio contenuto di fluoro, presenti nelle lave primarie, e rosse, ad alto contenuto di F
ed As, appartenenti ai prodotti metasomatizzati.
Dalle analisi chimiche finora riportate, si deduce che anche l’apatite risulta il termine estremo di fluoro in questi prodotti. La fluoro-edenite, la fluoroflogopite e la
fluorapatite, essendo fasi di fluoro, testimoniano l’assenza di H2 O nella loro struttura.
6.4
Gli ossidi di ferro e titanio
Anche lo studio di dettaglio degli ossidi di ferro e titanio, rinvenuti all’interno dei prodotti di Biancavilla, è stato intrapreso per avere ulteriori informazioni sul processo che
86
Capitolo 6
Tabella 6.4: analisi degli elementi minori, in tracce e Terre Rare [ppm], dei cristalli di
fluorapatite di Biancavilla, tramite LA-ICP-MS; 6P (roccia inalterata), 2P e 4P (rocce
alterate).
2P
4P
6P
Zn
71.05±21.34
41.94±4.16
37.12±3.37
As
6769.90±570.10
1607.93±115.12
5.83±0.91
Rb
0.453±0.17
1.15±0.11
0.96±0.12
Sr
1249.33±74.76
1219.41±39.42
1984.28±70.89
233.87±12.39
Y
297.99±12.05
245.98±8.24
Zr
5.91±0.60
5.85±0.39
7.74±0.55
Nb
3.05±0.44
1.48±0.14
1.55±0.16
Cs
0.09±0.02
0.13±0.03
0.16±0.02
Ba
16.77±46.98
12.85±1.68
34.97±2.31
La
1284.94±157.22
1125.06±60.04
815.2±30.2
Ce
3967.93±920.83
3850.04±346.57
2435.01±86.43
Pr
357.23±30.42
322.73±13.70
240.48±10.93
Nd
1152.42±156.63
1031.91±58.92
813.47±26.10
131.54±5.71
Sm
171.63±36.88
148.66±12.36
Eu
42.09±4.14
36.57±1.76
29.71±1.21
Gd
118.43±17.86
109.89±6.98
93.50±4.57
Tb
13.43±1.31
11.12±0.56
9.87±0.65
Dy
64.28±5.044
56.98±2.56
49.33±2.56
Ho
10.75±1.54
9.26±0.59
7.99±0.48
Er
24.76±1.42
21.15±1.011
18.51±1.21
Tm
2.88±0.31
2.46±0.16
2.001±0.155
Yb
16.56±1.42
13.04±0.85
13.02±1.02
Lu
2.05±0.23
1.64±0.12
1.502±0.14
Hf
0.20±0.06
0.07±0.02
0.09±0.04
Ta
0.090±0.034
0.025±0.010
0.033±0.009
Pb
3.17±0.85
2.48±0.23
3.7±0.3
Th
34.92±1.96
21.64±0.86
14.3±0.8
U
4.81±0.81
5.57±0.38
5.27±0.33
ha dato origine a queste particolari formazioni vulcaniche dell’area in studio. Abbondanti mineralizzazioni ad ematite nella serie di domi benmoreitici dell’area in località
Il Calvario erano già state evidenziate in passato e potrebbero essere legate ad attività tardo-magmatiche ed idrotermali e/o, comunque, di ultimo stadio pneumatolitico
[Romano, 1982].
6.4 Gli ossidi di ferro e titanio
87
a
b
c
d
Figura 6.7: cristallo di ematite analizzato al SEM-EDS in elettroni retrodiffusi che mostra
lamine di ‘essoluzione’; al lato della figura sono riportati i relativi spettri composizionali:
area bianca (Fe), area grigia (Fe-Ti), lamelle grigie (Fe-Ti).
In generale, la mineralogia e la cristallochimica degli ossidi di ferro e titanio è
particolarmente complessa e di difficile soluzione, pertanto la loro definizione non è
sempre immediata.
Lo scopo del lavoro è quello di rapportare le variazioni composizionali degli ossidi
ferro-titaniferi, presenti nelle rocce ospiti, alle condizioni genetiche di formazione delle
rocce stesse, anche in relazione al processo metasomatico subito. Nella presente ricerca,
lo studio di tali minerali fornisce essenzialmente indicazioni di tipo chimico, relazionato
sia alla loro diversificazione morfologica, che ai parametri strutturali (cella elementare),
al fine di una loro migliore definizione e classificazione.
Gli ossidi di Fe e Ti nei prodotti di Biancavilla sono presenti sia in paragenesi
primaria che in associazione secondaria.
Inizialmente, si è proceduto con uno studio morfologico dei cristalli, attraverso la
Microscopia Ottica con stereoscopio binoculare, e poi tramite Microscopia Elettronica
88
Capitolo 6
a Scansione (SEM-EDS), la quale ha permesso anche microanalisi qualitative e semiquantitative degli ossidi. In seguito sono state effettuate analisi chimiche quantitative
attraverso l’uso della Microsonda Elettronica (EMPA), ma solo per quegli ossidi che
presentavano superfici analizzabili superiori al diametro del fascio elettronico (> 1µm);
molti cristalli, infatti, pur avendo dimensioni analizzabili, presentano lamelle di smescolamento molto sottili, tali da non permetterne un’analisi assoluta e specifica. In
questi casi si è fatto uso della sola microanalisi semiquantitativa al SEM-EDS.
Inoltre, utilizzando la diffrattometria a Raggi X su polveri è stato possibile identificare gli ossidi di ferro e titanio presenti e calcolarne i parametri di cella.
Attraverso l’uso del Microscopio Ottico Stereoscopio, in associazione con la fluoroedenite prismatica sono stati rinvenuti cristalli di ematite (Fe2 O3 ) e pseudobrookite
(Fe2 TiO5 ). Questi cristalli, come la restante associazione, mostrano un abito ben sviluppato con cristalli delle dimensioni di circa 100µm. La mineralizzazione ad ematite,
varietà specularite, è rinvenuta sulle lave come concrezione superficiale. I cristalli di
ematite e di pseudobrookite sono spesso contenuti oppure costituiscono la base sulla
quale si accrescono i cristalli di fluoro-edenite. La pseudobrookite mostra un abito
allungato di color bruno-rossastro, quasi traparente, con cristalli ben sviluppati e a
volte tabulari. L’ematite e la pseudobrookite sono costituite da ferro trivalente.
Gli ossidi di ferro e titanio, presenti nei campioni alterati ed inalterati, sono stati
isolati direttamente dal granulato della roccia stessa per essere studiati tramite diffrattometria a Raggi X su polveri. La selezione dei granuli allo stereomicroscopio
binoculare non permette la separazione visiva dei differenti tipi di ossido; in tal modo sono stati effettuati una serie di diffrattogrammi che rappresentano il totale dei
minerali di ferro e titanio presenti contemporaneamente in ogni singolo campione di
roccia.
Nel campione della roccia 2P, è stato possibile ottenere due frazioni distinte di
cristalli: una lamellare, l’altra granulare, per il fatto che i cristalli presentavano un abito
massivo (vedi appendice). I dati diffrattometrici, relativi al campione granulare, sono
riportati in tabella 6.5 e poi paragonati con i diffrattogrammi eseguiti sugli ossidi della
roccia inalterata 17L (vedi appendice), corrispondenti al centro di un dicco del doma.
Nonostante le differenze morfologiche riscontrate in questi cristalli, i diffrattogrammi
hanno dato lo stesso tipo di risultato per tutti i campioni, relativo alla fase ematite,
anche se con piccole differenze nei valori dei 2 theta tra i vari spettri. Nella tabella A.1
sono riportati i risultati sperimentali ottenuti con l’indagine diffrattometrica a Raggi
X su polveri, eseguita sugli ossidi. I relativi parametri della cella elementare sono
6.4 Gli ossidi di ferro e titanio
89
80
2,7
33.14
70
2,52
35.58
60
cps
50
40
3,69
24.16
1,7
54.04
30
1,84
49.44
2,21
40.84
20
1,49
62.4
1,46
63.96
1,31
72.04 1,26
75.58
1,6
57.62
10
1,14
1,1
84.94 88.58
1,06
93.48
0
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
2 theta
Figura 6.8: diffrattogramma degli ossidi separati dalla roccia inalterata 6P, espresso in ordinata in unità arbitrarie (cps); sono indicate le posizioni dei picchi in 2 theta e le corrispettive
d.
stati calcolati con il programma GSAS [Dreele & Larson, 1985-2001]. Tutti i cristalli
analizzati attraverso la diffrattometria a Raggi X per polveri nei differenti campioni
corrispondono ad ematite, sia nelle rocce inalterate, che in quelle alterate.
In figura 6.9 e 6.5 sono riportati i diffrattogrammi dei campioni di roccia 6P e
2P, che corrispondono rispettivamente alla roccia inalterata e a quella alterata; i dati
relativi agli altri diffrattogrammi eseguiti su ossidi di ferro di queste rocce sono riportati in appendice. Gli ossidi evidenziati nelle porzioni autobrecciate sono costituiti,
prevalentemente da ematite e solo subordinatamente da magnetite.
Tramite Microscopia Elettronica SEM-EDS sono stati osservati ed analizzati i minerali di ferro e titanio presenti nelle rocce campionate, previamente ridotte in sezioni
sottili per permetterne anche un’osservazione attraverso Microscopio Ottico. I campioni sono stati osservati anche in elettroni retrodiffusi al fine di evidenziare le differenze
composizionali dei minerali costituenti il campione e poter individuare gli ossidi dal
resto della roccia in quanto contenenti maggiori concentrazioni di metalli (Fe, Ti, Mn,
ecc.).
Attraverso la Microsonda Elettronica sono state effettuate le analisi chimiche, sugli
ossidi della roccia alterata, sezione 2P, e confrontati con quelli della roccia inalterata,
90
Capitolo 6
140
d = 2,70
33.14
120
100
3,68
24.12
cps
80
1,84
49.42
60
1,69
40
54.02
1,48
62.42
2,21
40.82
20
0
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
2 theta
Figura 6.9: diffrattogramma degli ossidi separati dalla roccia inalterata 2P, espresso in ordinata in unità arbitrarie (cps); sono indicate le posizioni dei picchi in 2 theta e le corrispettive
d.
sezione 6P, al fine di determinare le differenze composizionali previamente evidenziate
attraverso l’indagine al SEM-BSE. In tabella 6.7 sono riportati i risultati rappresentativi delle analisi medie degli ossidi presenti nella roccia inalterata 6P, già riportata nel
capitolo 5.3, e nella roccia alterata 2P. Per ogni campione viene riportata la composizione media di due ossidi diversi. Le analisi mostrano composizioni molto variabili,
dovute sia all’effettiva differenza composizionale tra i microcristalli analizzati, sia alla
presenza di lamelle di ‘essoluzione’ che comportano ovviamente una differenziazione
della composizione rispetto a quella reale del singolo cristallo.
Le analisi degli ossidi presenti nelle porzioni micrometriche autobrecciate, sono
state effettuate tramite SEM-EDS. Le analisi chimiche degli ossidi studiati, ottenute
tramite EMPA e microanalisi SEM-EDS, hanno permesso di individuare un trend composizionale che copre l’intero range dei due termini estremi Fe2 O3 -TiO2 (figura 6.10).
Le composizioni chimiche riportate e le relative rappresentazioni grafiche indicano un
prevalente contenuto di ferro ferrico in tutti gli ossidi analizzati. Ciò viene anche
confermato dalle somme a circa 100% delle singole analisi eseguite alla Microsonda
Elettronica, che si ottengono riportando il ferro ferroso in ferro ferrico.
6.4 Gli ossidi di ferro e titanio
91
Tabella 6.5: tabella dei picchi relativi agli ossidi presenti nella roccia 6P (C6) e la roccia
2P(C2).
C 2
C 6
2theta
d
I
hkl
24,12
33,14
3,68
30
012
2,7
100
104
40,82
2,21
20
113
49,42
1,84
40
24
54,02
1,69
45
116
62,42
1,48
30
214
2theta
d
I
hkl
24,16
3,69
30
012
33,14
2,7
100
104
35,58
2,52
70
110
40,84
2,21
20
113
49,44
1,84
40
24
54,04
1,7
45
116
57,62
1,6
5
122
62,4
1,49
30
214
63,96
1,46
30
300
72,04
1,31
10
101
75,58
1,26
8
220
84,94
1,14
7
134
88,58
1,1
7
226
93,48
1,06
7
211
Tabella 6.6: tabella dei parametri di cella dei campioni analizzati. Tutti i campioni hanno
i parametri corrispondenti a quelli dell’ematite. I campioni 17L, 19F sono in appendice.
Parametri di cella
Campione
C2
a (Å)
c (Å)
5,041 (3)
13,76 (1)
C6
5,042 (5)
13,76 (2)
C 17
5,043 (4)
13,77 (2)
C 19
5,045 (2)
13,76 (9)
Ematite
5.034
13.75
Ilmenite
5.0884
14.0855
92
Capitolo 6
=roccia 6P
=roccia 2P
=roccia 17L
+
=roccia 18L
=roccia 19L
Figura 6.10: diagramma in cui sono proiettate le composizioni degli ossidi di ferro e titanio analizzati nelle sezioni 6P, 2P, 17L, 18L, 19L. I simboli differenti ma con sigla uguale,
corrispondono ad ossidi analizzati che presentavano differente morfologia.
In alcuni casi, quando le somme eccedono il valore 100, si può ammettere anche la
presenza di piccole quantità di ferro ferroso nel campione analizzato.
Inoltre, i diffrattogrammi eseguiti sui vari campioni presi in considerazione, hanno
fornito sempre lo stesso tipo di diffrazione, riferibile al tipo strutturale ematite; pertanto, il ferro prevalentemente presente deve essere necessariamente di tipo ferrico. Si
è evidenziato, inoltre, che con l’aumentare del contenuto di Ti, il Fe è prevalentemente ferro ferrico e questo sembra contrastare con la struttura dell’ilmenite FeTiO3 che
prevede, invece, la presenza di Fe2+ per bilanciare le quattro cariche positive del Ti4+ .
Le indagini preliminari composizionali sugli ossidi di ferro e titanio, presenti nelle
lave benmoreitiche di Biancavilla, hanno permesso di fare alcune considerazioni sia
nelle lave fresche che in quelle alterate, l’ossido contiene prevalentemente Fe3+ (tipo
ematite), con alti contenuti di Ti e minori quantità di Mg, Al e Mn. Gli abbondanti
smescolamenti di lamine a Fe-Ti portano ad ipotizzare l’esistenza di un ossido primario tipo spinello (titanomagnetite), di cui mantiene a volte ancora l’abito cubico, e la
disposizione delle lamelle parallele alle facce ottaedriche (111), formatosi nella roccia
6.5 Il pirosseno
93
Tabella 6.7: analisi [%] rappresentative alla Microsonda Elettronica degli ossidi di ferro e
titanio dei campioni 6P e 2P. Nelle analisi sono anche riportati i valori di Fe 3+∗ , ottenuti
trasformando l’ossido di ferro ferroso in ferrico ed il conseguente totale T otal ∗ .
6P
6P
2P
2P
MnO
0.84
0.49
0.43
1.17
SiO2
0.03
0.01
0.10
0.18
Al2 O3
0.97
1.59
5.30
0.26
FeOtot
81.77
49.38
79.69
54.41
ZnO
0.06
0.07
0.25
0.13
Cr2 O3
0.02
0.01
0.04
0.02
NiO
0.03
MgO
2.60
2.96
4.24
CuO
0.04
0.02
0.09
0.02
TiO2
5.72
38.01
3.53
34.89
Total
92.06
92.55
93.75
95.34
Fe2 O3 3+∗
90.87
54.88
88.56
60.47
T otal∗
101.08
97.98
102.47
101.25
0.018
0.010
0.009
0.023
0.07
4.26
O=3
Mn
Si
0.001
0.000
0.002
0.004
Al
0.029
0.044
0.154
0.007
Fe3+∗
1.744
0.977
1.640
1.058
Zn
0.001
0.001
0.004
0.002
Cr
0.000
0.000
0.001
0.000
Ni
0.001
0.000
0.001
0.000
Mg
0.099
0.104
0.156
0.148
Cu
0.001
0.000
0.002
0.000
Ti
0.110
0.676
0.065
0.610
Sum
2.003
1.813
2.035
1.853
primaria e poi trasformatosi per effetto termico, in ematite smescolata. Nei campioni
di lava più alterata, le larghe plaghe di smescolamento Fe-Ti mostrano un processo
metasomatico più spinto, a causa del quale l’ossido primario perde quasi completamente la sua struttura originaria (strie triangolari). Infine, tali considerazioni vanno a
integrarsi coerentemente con quanto indicato dallo studio degli altri minerali.
6.5
Il pirosseno
Nei prodotti di Biancavilla sono presenti sia clinopirosseni che ortopirosseni. La caratterizzazione del clinopirosseno presente nei prodotti metasomatizzati è un ulteriore
passo avanti nel definire il processo genetico dei minerali di neoformazione.
94
Capitolo 6
Tabella 6.8:
analisi chimiche [%] effettuate tramite la Microsonda Elettronica sul
clinopirosseno, presente nella roccia inalterata 6P e le rocce alterate 1P, 2P, 3P.
1P
2P
3P
6P
SiO2
53.37
53.22
54.20
52.24
TiO2
0.10
0.57
0.31
0.95
Al2 O3
0.55
1.48
0.89
2.20
FeOtot
3.41
5.82
4.37
8.16
MnO
0.84
0.74
1.17
0.54
MgO
18.03
16.50
17.25
15.56
CaO
21.76
21.54
21.20
20.46
Na2 O
0.88
0.82
1.27
0.48
K2 O
0.02
0.00
0.01
0.01
P 2 O5
0.02
0.02
0.03
0.01
F
0.09
0.19
0.19
0.03
Cl
0.02
0.01
0.01
0.02
Total:
99.07
100.91
100.90
100.66
O=6
Si
1.969
1.944
1.969
1.926
Ti
0.003
0.016
0.009
0.026
Al
0.024
0.064
0.038
0.096
Fe
0.105
0.178
0.133
0.252
Mn
0.026
0.023
0.036
0.017
Mg
0.992
0.899
0.934
0.855
Ca
0.860
0.843
0.825
0.808
Na
0.063
0.058
0.089
0.034
K
0.001
0.000
0.000
0.001
P
0.001
0.001
0.001
0.001
F
-0.009
-0.020
-0.020
-0.003
Cl
-0.001
0.000
-0.001
-0.001
Sum
4.033
4.005
4.014
4.011
Mg# = M g/(F e + M g)
0.904
0.834
0.875
0.773
6.5 Il pirosseno
95
Tabella 6.9: analisi chimiche [%] effettuate alla Microsonda Elettronica di plagioclasio, nella
roccia inalterata 6P e delle rocce alterate 2P, 4P; in tabella è inoltre riportata la composizione
del feldspato alcalino rinvenuto nelle rocce inalterate (6P).
SiO2
6P
6P
4P
2P
56.67
66.84
56.67
57.16
TiO2
0.06
0.14
0.06
0.08
Al2 O3
26.30
18.57
25.93
25.84
FeOtot
0.52
0.72
0.57
0.57
MnO
0.02
0.01
0.05
0.03
MgO
0.07
0.01
0.05
0.06
CaO
9.44
0.69
9.37
9.07
SrO
0.18
-
0.20
0.14
BaO
0.10
-
0.07
0.10
Na2 O
5.73
6.5
5.84
5.90
K2 O
0.42
6.24
0.43
0.48
F
0.03
0.01
0.01
0.02
Cl
0.01
0.02
0.01
0.00
Total
99.54
99.76
99.26
99.46
Si
10.265
11.987
10.297
10.365
Ti
0.009
0.019
0.009
0.011
Al
5.615
3.927
5.554
5.501
Fe
0.078
0.108
0.086
0.084
Mn
0.003
0.013
0.007
0.005
Mg
0.018
0.001
0.015
0.016
Ca
1.832
0.133
1.825
1.744
Sr
0.019
0.000
0.022
0.018
Ba
0.007
0.000
0.005
0.007
Na
2.014
2.259
2.058
2.091
K
0.097
1.427
0.099
0.112
Fe
-0.019
0.007
-0.003
-0.020
Cl
-0.002
0.005
-0.003
-0.001
Sum
19.935
19.852
19.972
19.934
O=32
96
Capitolo 6
1
2
1
2
3
3
Figura 6.11: immagine al SEM-BSE, di un cristallo di fluoro-edenite (1) che mostra concrescimenti di clinopirosseno (3) e di ortopirosseno (2). Al lato sono riportati gli spettri EDS
dei tre minerali concresciuti.
Il clinopirosseno è presente in paragenesi primaria nelle lave benmoreitiche, mentre,
nei prodotti metasomatizzati si rinviene in associazione con la fluoro-edenite prismatica
e con quella fibrosa.
L’ortopirosseno, invece, è presente solo nei prodotti metasomatizzati delle porzioni
autobrecciate. La sua presenza è stata evidenziata attraverso i diffrattogrammi eseguiti
sulla roccia in toto ed attraverso le indagini al SEM-EDS. Il clinopirosseno ad abito
prismatico è stato investigato attraverso l’indagine ottica con il Microscopio Ottico
Polarizzatore e dal punto di vista composizionale con la Microsonda Elettronica. I
cristalli micrometrici dei clinopirosseni, presenti nelle porzioni autobrecciate, sono stati
invece studiati attraverso il SEM-EDS e per mezzo della diffrattometria a Raggi X per
polveri. Nelle concrezioni il clinopirosseno è sempre presente ed in Tabella 6.8, sono
riportate le analisi chimiche relative al minerale in questo tipo di rocce. I campioni 1P,
2P, 3P, sono quelli alterati, mentre il campione 6P rappresenta la roccia inalterata.
Il clinopirosseno dei prodotti metasomatizzati delle concrezioni, ha una composizione sempre augitica, ma che mostra un contenuto maggiore di CaO, MgO e SiO2
e minore in FeOtot . La composizione fra i differenti cristalli delle concrezioni è pressocchè costante, e non presenta zonazioni particolari. Nella porzione di concrezione
delle rocce alterate, il clinopirosseno è presente anche come concrescimento su cristalli
6.6 Il feldspato alcalino ed il plagioclasio
97
di fluoro-edenite. In figura 6.11 è visibile un cristallo allungato di fluoro-edenite che
presenta alle sue estremità due diverse composizioni, corrispondenti al clinopirosseno
e all’ortopirosseno.
Inoltre nelle porzioni metasomatizzate sono presenti zone con le composizioni intermedie, tra clinopirosseno e anfibolo e su questi cristalli è stato intrapreso uno studio
particolareggiato, i cui risultati verranno riportati nel capitolo successivo.
Nelle porzioni autobrecciate micrometriche, analizzate attraverso i Raggi X, il
clinopirosseno risulta sempre di tipo augitico.
Nei prodotti metasomatizzati in associazione con la fluoro-edenite fibrosa è molto
diffuso l’ortopirosseno. In figura 6.12 gli spettri al SEM-EDS mostrano la presenza
dell’ortopirosseno in associazione e altri minerali micrometrici. Dalle fotografie al SEMEDS si può notare come l’ortopirosseno tenda ad assumere una morfologia fibrosa,
anche se il suo spessore è maggiore rispetto a quello, di gran lunga inferiore, mostrato
dalle fibre di fluoro-edenite.
6.6
Il feldspato alcalino ed il plagioclasio
Il feldspato è il minerale più diffuso nelle rocce in studio. All’interno delle lave dei
dicchi è prevalente il plagioclasio calcico. Il feldspato alcalino è presente all’interno
delle lave in paragenesi primaria, anche se raro.
Sono state effettuate le analisi alla Microsonda Elettronica, al fine di determinare la composizione del plagioclasio e del feldspato alcalino, presenti in associazione
secondaria.
In tabella 6.9 sono mostrate le analisi chimiche del plagioclasio e del feldspato
alcalino analizzati nella roccia inalterata 6P, e del plagioclasio presente nelle rocce
alterate 2P e 4P.
In queste rocce è stata evidenziata la presenza di plagioclasio che mostra una composizione molto simile a quella evidenziata in paragenesi primaria. Il contenuto in
calcio, infatti, è alto ∼9%, con un contenuto in sodio di ∼6%.
Il plagioclasio rinvenuto all’interno delle rocce in cui è presente la fluoro-edenite
in paragenesi primaria, mostra una composizione simile a quella mostrata nelle lave
primarie, analogamente al clinopirosseno.
Il feldspato alcalino rinvenuto all’interno delle porzioni brecciate è prevalentemente
di tipo sanidinico e albitico. Il sanidino, riconosciuto attraverso la diffrattometria a
98
Capitolo 6
Figura 6.12: immagine al SEM-EDS di una porzione di materiale micrometrico, in cui è
visibile l’ortopirosseno in associazione con gli altri minerali; al lato è mostrato lo spettro
relativo al cristallo indicato.
Raggi X su polveri, emerge in tutti i campioni, mentre l’albite sembra essere presente
in quantità molto limitata.
6.7
La tridimite
I polimorfi naturali principali del composto SiO2 si distribuiscono in tre categorie
strutturali: quarzo-α, tridimite-α, e cristobalite-α. Questi polimorfi sono legati fra
loro da trasformazioni ricostruttive, che richiedono tempo ed energia e consentono
a queste fasi di esistere in condizioni metastabili. Ognuno dei tre tipi strutturali
sopraelencati ha una inversione da una fase di alta temperatura ad una di bassa, come
dimostrato dall’esistenza delle fasi quarzo-β e -α, tridimite-β e -α, e cristobalite-β e
-α. La tridimite β è molto rara; comunemente viene rinvenuta nelle cavità delle rocce
vulcaniche acide [Deer et al., 1994]. E’ un minerale secondario che precipita in ambiente
pneumatolitico. La tridimite β è stabile in un intervallo di temperatura compreso fra
6.7 La tridimite
99
Figura 6.13: immagine al SEM-EDS di due cristalli di tridimite rinvenuti in associazione
con la fluoro-edenite prismatica nelle rocce alterate che costituiscono le concrezioni.
870 C e 1470 C, e può essere considerata, quindi, magmatica; a temperature minori può
essere originata da soluzioni gassose [Deer et al., 1994]. La tridimite viene rinvenuta
nelle rocce metasomatizzate dove però la fluoro-edenite è poco rappresentata. In questi
prodotti la tridimite è poco frequente ed è stata riconosciuta tramite la diffrattometria
a Raggi X su polveri; in figura 6.13, sono visibili due cristalli al SEM-EDS. Nelle
porzioni brecciate, ricche di fluoro-edenite fibrosa, la tridimite è assente.
100
Capitolo 6
Capitolo 7
La fluoro-edenite prismatica e gli
anfiboli fibrosi di fluoro
7.1
Introduzione
Lo studio dei minerali in paragenesi primaria e di quelli in associazione secondaria, ha
fornito informazioni sui processi di metasomatizzazione al quale è stato sottoposto il
doma in località Il Calvario.
Il settimo capitolo è dedicato alla caratterizzazione mineralogica della fluoro-edenite
prismatica, della fluoro-edenite fibrosa e di eventuali altri anfiboli fibrosi rinvenuti in
questi prodotti.
La fluoro-edenite verrà studiata nelle sue differenti morfologie al fine di caratterizzarla ed ipotizzarne la genesi.
Lo studio della fluoro-edenite prismatica è stato ripreso in questo lavoro attraverso
tecniche quali la Microsonda Elettronica, la Microsonda ad Ablazione Laser (LA-ICPMS) e il Mössbauer, ed in tal modo è stato possibile completarne lo studio mineralogico,
anche ai fini di una migliore comprensione del processo di formazione.
La varietà fibrosa è stata studiata con l’ausilio delle tecniche di Microscopia Ottica,
SEM-EDS, Mössbauer, Raggi X, ICP-MS e TEM, al fine di una caratterizzazione
cristallochimica completa.
All’interno delle rocce parzialmente metasomatizzate è stata rinvenuta la fluoroedenite come bordo coronitico attorno al clinopirosseno augitico in paragenesi primaria.
Questa particolare associazione è stata studiata tramite MO, SEM-EDS, EMPA e LAICP-MS, per ottenere maggiori informazioni di tipo genetico. Alcune indagini sono
state eseguite presso il Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università degli Studi
101
102
Capitolo 7
di Roma ‘La Sapienza’ (MO, EMPA, Mössbauer, SEM-EDS, XRD) ed altre quali,
LA-ICP-MS, ICP-MS, sono state effettuate in altri Dipartimenti (capitolo 3).
7.2
La fluoro-edenite
La fluoro-edenite è stata rinvenuta per la prima volta nei prodotti metasomatizzati in
località Il Calvario. Di formula ideale Na2 Ca2 Mg5 (Si7 Al)O22 F2 è stata accettata come
nuovo minerale dalla CNMMN dell’IMA (2000-049) e costituisce l’end-member della
serie anfibolica edenite −→ fluoro-edenite.
Nello studio cristallochimico sulla fluoro-edenite prismatica di Biancavillla, Gianfagna & Oberti [2001] riportano la seguente formula cristallochimica:
(Na0.56 , K0.15 )0.71 (Na0.30 , Ca1.62 , Mg0.03 , Mn0.05 )2.00
3+
4+
(Mg4.68 , Fe2+
0.19 , Fe0.10 , Ti0.03 )5.00 (Si7.42 , Al0.58 )8.00 O22 O3 (F1.98 , Cl0.02 )2.00
E’ necessario definire la morfologia con la quale la fluoro-edenite è stata rinvenuta
nei prodotti in località Il Calvario, in quanto essa è presente nelle cavità e nei pori
delle rocce benmoreitiche con abito differente.
La morfologia prismatica viene rinvenuta all’interno dei prodotti metasomatizzati
del doma in località Il Calvario; si trova in particolare all’interno del sistema di fratture
presenti nel centro della cava in associazione con altri minerali ricchi in fluoro, la
fluoro-flogopite e la fluorapatite. Si presenta in cristalli ben sviluppati di colore giallo
trasparente e mostra dimensioni millimetriche (figura 7.1a); al suo interno sono spesso
presenti cristalli di ematite e pseudobrookite.
La morfologia aciculare è rinvenuta in associazione con la morfologia prismatica, si
presenta in cristalli ben sviluppati di colore giallo chiaro e mostra dimensioni millimetriche (figura 7.1b). Durante lo studio della fluoro-edenite attraverso le sue differenti
morfologie, i cristalli aciculari non hanno mostrato differenze composizionali, pertanto
saranno considerati nella discussione della morfologia prismatica.
La morfologia fibrosa è stata rinvenuta sia in associazione con la fluoro-edenite
prismatica ed aciculare che nelle porzioni brecciate delle lave benmoreitiche, presenti
anche all’esterno della cava in località Il Calvario. La fluoro-edenite fibrosa rinvenuta
all’interno delle cavità e dei pori è rara, si presenta trasparente, di colore giallo chiaro
e mostra dimensioni micrometriche; si rinviene su cristalli preesistenti di fluoro-edenite
7.2 La fluoro-edenite
500 m m
103
a
b
100 m m
ca
300 m m
cb
Figura 7.1: la fluoro-edenite nelle tre differenti morfologie, prismatica (A), aciculare (B)
e fibrosa (C), cosı̀ come appare nei prodotti metasomatizzati in località Il Calvario, Biancavilla; in figura C si nota la presenza di un cristallo di fluoro-edenite prismatica a cui si
sovrasppongono cristalli di fluoro-edenite fibrosa.
104
Capitolo 7
a
b
Figura 7.2: a) la fluoro-edenite fibrosa del campione denominato 27F; b)la fluoro-edenite
asbestiforme del campione denominato Mob.
prismatica (figura 7.1c). La morfologia fibrosa è stata, inoltre, rinvenuta nelle porzioni incoerenti delle lave autobrecciate; si presenta incolore, in fibre singole e rigide di
dimensioni micrometriche e submicrometriche (figura 7.2a). Lo studio di tali fibre, imputate come responsabili del mesotelioma pleurico, ha richiesto l’impiego di numerose
tecniche analitiche. I campioni in cui la fluoro-edenite mostra tale morfologia sono denominati 19F, 27F e SS, che corrispondono rispettivamente ad i siti di campionamento
denominati L, Q e R (Tabella 4.1).
La morfologia asbestiforme è presente nei prodotti incoerenti delle lave autobrecciate; il termine asbestiforme indica minerali fibrosi che mostrano caratteristiche simili
agli asbesti. Nel campione denominato Mob (zona F; Tabella 4.1) le fibre si mostrano
allungate e filamentose, con una certa propensione a disporsi in fasci, pertanto differenti rispetto agli altri campioni (figura 7.2b). La differente morfologia delle fibre ha
causato numerose difficoltà nella preparazione di tale campione, la cui discussione non
verrà affrontata durante questo lavoro.
7.3
La fluoro-edenite prismatica nelle cavità delle
rocce
La fluoro-edenite con morfologia prismatica è stata individuata all’interno della Cava in località Il Calvario (nella zona denominata A; figura 4.3). L’esteso campionamento effettuato in diversi tempi anche all’esterno della cava non ha evidenziato
7.3 La fluoro-edenite prismatica nelle cavità delle rocce
105
mineralizzazioni a fluoro-edenite prismatica, simili a quelle dentro la cava.
La fluoro-edenite si presenta all’interno delle cavità della roccia ospite con differenti
morfologie, da prismatica, aciculare fino a fibrosa.
In figura 7.1c possono osservare le tre differenti morfologie appena elencate. Come si
vedrà in seguito, le diverse morfologie riscontrate nella fluoro-edenite saranno imputate
a diverse condizioni di cristallizzazione delle stesse.
Allo scopo di evidenziare eventuali variazioni composizionali all’interno dei cristalli
di fluoro-edenite, sono stati scelti alcuni campioni prelevati all’interno della cava, con
il Microscopio Stereoscopio sono stati separati più di 50 cristalli di fluoro-edenite prismatica limpidi e privi di inclusioni. Questi sono stati inglobati, assottigliati e portati
a sezione sottile. I cristalli di fluoro-edenite sono stati analizzati con la Microsonda
Elettronica (EMPA), e su ogni cristallo sono state eseguite almeno tre analisi, in punti
diversi dal centro verso il bordo, per evidenziare eventuali zonazioni composizionali.
In tabella 7.1 sono riportate le analisi rappresentative che mostrano modeste differenze nelle percentuali degli ossidi maggiori (vedi appendice per le analisi di tutti
i cristalli). La SiO2 mostra le variazioni più ampie con valori che vanno dal 50.69%
al 54.04%. La variazione del contenuto della silice è compensata dall’alluminio che
negli stessi campioni ha rispettivamente il valore di 5.10% e di 3.02%. L’ossido di
magnesio mostra un contenuto pressocchè costante con un valore medio di ∼ 22.5%,
anche se il campione 9 arriva ad un contenuto 23.17%, mentre il campione 21 mostra
un contenuto medio del 21.64%. Gli ossidi di sodio (3.14%), potassio (0.84%), calcio
(10.85%), manganese (0.51%) e titanio (0.47%) mostrano contenuti che non variano
significativamente fra i differenti cristalli.
In figura 7.3 sono riportate tutte le analisi della fluoro-edenite a composizione
variabile, proiettate sul diagramma classificativo di Leake et al. [1997].
Questo diagramma classifica gli anfiboli calcici in base al rapporto fra il contenuto
di Na+K nel sito A, in ordinata (Na + K(A)), e il contenuto di sodio nel sito B, in
ascissa (Na(B)).
Il grafico 7.3 mostra che le composizioni dei cristalli ricadono tutte nel campo della
edenite; all’interno di questo campo i punti di analisi mostrano un andamento inverso
fra il valore di Na + K(A) ed il contenuto di Na(B). La diminuzione di Na nel sito
A è dovuta allo spostamento di questo nel sito B, conseguente ad una diminuzione di
calcio in questo sito.
106
Capitolo 7
Tabella 7.1: analisi chimiche [%] alla Microsonda Elettronica di alcuni cristalli di fluoroedenite prismatica, scelti come rappresentativi della composizione. La separazione del Fe 3+ *
P
e Fe2+ * è stata eseguita sulla base del dato spettroscopico Mössbauer (Fe 3+ / F e).
3a
3b
9a
9c
15a
15b
21a
21b
48a
48b
SiO2
52.48
50.69
54.03
53.73
52.79
51.64
52.86
53.31
51.67
50.69
TiO2
0.60
0.62
0.09
0.01
0.54
0.55
0.71
0.57
0.60
0.63
Al2 O3
3.89
5.10
3.02
3.13
3.74
4.52
4.38
4.18
4.71
4.51
FeOtot
2.33
2.83
2.50
2.49
2.03
2.43
2.70
2.59
2.82
2.67
MnO
0.43
0.50
0.44
0.48
0.61
0.62
0.41
0.42
0.63
0.62
MgO
22.78
22.12
22.94
23.17
22.72
22.30
21.64
22.24
22.44
22.63
CaO
11.05
11.05
10.22
10.47
11.33
11.23
10.94
10.97
10.91
10.73
Na2 O
3.08
3.16
3.17
3.23
2.96
3.02
2.94
3.06
3.21
3.48
K2 O
0.83
1.00
0.89
0.88
0.72
0.91
0.80
0.80
0.89
0.88
F
4.50
4.35
4.41
4.71
4.31
4.77
4.10
4.24
4.45
4.66
Cl
0.07
0.06
0.12
0.07
0.06
0.05
0.16
0.06
0.07
0.14
Tot
102.08
101.49
101.84
102.39
101.81
102.03
101.64
102.46
102.42
101.62
-1.91
-1.85
-1.88
-2.00
-1.83
-2.02
-1.76
-1.80
-1.89
-1.99
100.17
99.64
99.96
100.39
99.98
100.01
99.88
100.66
100.53
99.63
F,Cl=O
Tot
O=24
T
Si
7.304
7.128
7.503
7.437
7.358
7.208
7.371
7.374
7.190
7.127
↑ IV Al
0.638
0.845
0.494
0.510
0.614
0.743
0.629
0.626
0.773
0.747
Sum
7.942
7.974
7.997
7.947
7.972
7.951
8.000
8.000
7.963
7.874
C
↑ V IAl
0.00
0.00
0.000
0.000
0.000
0.000
0.089
0.055
0.000
0.000
Fe3+ *
0.249
0.305
0.266
0.264
0.216
0.260
0.288
0.274
0.301
0.287
Fe2+ *
0.023
0.028
0.024
0.024
0.020
0.024
0.026
0.025
0.028
0.026
Mg
4.615
4.542
4.649
4.655
4.636
4.586
4.473
4.536
4.535
4.547
Ti
0.063
0.066
0.009
0.001
0.056
0.058
0.074
0.059
0.062
0.066
Mn
0.051
0.059
0.052
0.056
0.072
0.073
0.048
0.049
0.074
0.074
Sum
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
B
Mg
0.111
0.096
0.101
0.127
0.085
0.055
0.025
0.049
0.121
0.196
Ca
1.648
1.666
1.522
1.553
1.692
1.679
1.635
1.626
1.627
1.617
Na
0.241
0.239
0.378
0.320
0.223
0.265
0.340
0.325
0.251
0.188
Sum
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
Na
0.591
0.622
0.475
0.547
0.577
0.551
0.455
0.495
0.614
0.760
K
0.148
0.179
0.158
0.155
0.129
0.162
0.142
0.141
0.157
0.157
Sum
0.739
0.801
0.632
0.702
0.705
0.714
0.597
0.636
0.771
0.917
F−
1.981
1.936
1.938
2.060
1.900
2.104
1.808
1.853
1.958
2.071
Cl−
0.02
0.02
0.027
0.016
0.015
0.011
0.038
0.013
0.017
0.033
Sum
1.998
1.951
1.966
2.076
1.915
2.115
1.845
1.867
1.975
2.104
A
7.3 La fluoro-edenite prismatica nelle cavità delle rocce
Figura 7.3: diagramma classificativo degli anfiboli di Leake [Leake et al., 1997] utilizzato per la classificazione dell’anfibolo presente nei
prodotti di Biancavilla. Oltre alla fluoro-edenite prismatica della località Il Calvario, nel grafico sono proiettati i punti di analisi della
fluoro-edenite di reazione (capitolo 7.5), e la fluoro-edenite studiata da [Gianfagna & Oberti, 2001].
107
108
Capitolo 7
Tabella 7.2: parametri spettrali e risultati dell’analisi
57Fe
Mössbauer eseguita sulla fluoro-
edenite prismatica.
Doppietto
IS
QS
A
% misurata
% corretta
attribuzione
1
0.26
0.21
27100
18
91.6
Fe3+
2
0.32
0.9
75200
51
3
0.25
1.6
33600
23
4
0.9
1.5
10400
7
8.4
Fe2+
Nello stesso grafico classificativo vengono riportate anche le composizioni dei cristalli di fluoro-edenite di ‘reazione’ rinvenuta nella matrice della roccia alterata (capitolo
7.5).
Un ulteriore metodo di indagine è fornito dall’analisi spettroscopica Mössbauer
attraverso la quale è possibile valutare il contenuto di ferro ferrico, rispetto al contenuto
di ferro totale nella fluoro-edenite prismatica (anche nella roccia), tramite il calcolo del
P
rapporto Fe3+ / F e. Le analisi alla Microsonda Elettronica finora eseguite, infatti,
sono espresse in ferro totale e non discriminano il contenuto di ferro ferrico e quello
ferroso.
Stabilire il reale rapporto Fe3+ /
P
F e, assume notevole importanza sia per gli
aspetti cristallochimici del minerale che per quelli di tipo ambientale e sanitario [Hardy & Aust, 1995]; comprendere l’ambiente di formazione della fluoro-edenite e la sua
reattività in ambiente organico costituiscono due aspetti fondamentali del progetto di
ricerca in atto sulle fibre anfiboliche di Biancavilla.
Tale metodo d’indagine viene effettuato su un campione di polveri (circa 10-20 mg)
e pertanto fornisce un dato medio di tutti i cristalli presenti in questo quantitativo
di materiale. E’ ovvio, pertanto, che questo metodo non può indicare la differenza di
P
Fe3+ / F e tra un cristallo ed un altro, ma potrà dare indicazioni sulle differenze da
una composizione all’altra, specialmente se di diversa provenienza di campionamento.
Sono stati separati e finemente macinati circa 10 mg di cristalli di fluoro-edenite
prismatica, privi di inclusioni (sezione 3). In figura 7.4 è visibile lo spettro Mössbauer
eseguito a temperatura ambiente (RT) della fluoro-edenite prismatica; nello spettro è
visibile un doppietto stretto e asimmetrico di assorbimento in posizione centrale con
quadrupole splitting di circa 1mm/s, attribuibile al Fe3+ , ed un doppietto spostato
dalla posizione centrale, con isomer shift su 2mm/s, che corrisponde al Fe2+ . Pertanto
è possibile attribuire il contributo di Fe2+ alla porzione laterale del grafico, mentre la
7.3 La fluoro-edenite prismatica nelle cavità delle rocce
Figura 7.4:
57Fe
109
spettro Mössbauer in Room-Temperature (RT) della fluoro-edenite
prismatica.
porzione centrale è dovuta al Fe3+ e al Fe2+ . Il valore di F eraw è ottenuto dall’area
di assorbimento dei picchi a cui è stato assegnato il ferro ferrico, mentre il valore
del F ecorr è ottenuto attraverso l’applicazione di un fattore di correzione di C=1.22
riportato da Dyar [1993]; inoltre, i simboli sono in accordo con Rancourt & Ping [1991].
I campioni di fluoro-edenite prismatica hanno un basso contenuto in ferro totale, è stato
di conseguenza necessario raccogliere uno spettro per un tempo superiore alle normali
procedure di analisi, in modo da ridurre il fondo ed esaltare i contributi.
I cristalli esaminati presentano un valore elevato del rapporto Fe3+ /
P
F e; i dati
ottenuti opportunamente corretti, hanno fornito i quantitativi effettivi di 91.6% per il
Fe3+ e l’8.4% per il Fe2+ , espressi in percentuale rispetto al ferro totale.
La fluoro-edenite mostra, quindi, un contenuto quasi totale di ferro ferrico e i minerali in associazione confermano questo dato. Infatti uno studio cristallochimico della
fluoro-flogopite, trovata in associazione con la fluoro-edenite, eseguito in collaborazione
con il Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università degli Studi di Bari, conferma
110
Capitolo 7
Figura 7.5: analisi delle REE, tramite LA-ICP-MS di 11 cristalli di fluoro-edenite prismatica;
i dati sono normalizzati al valore condritico [McDonough & Sun, 1995].
in questo minerale la prevalenza del ferro ferrico rispetto a quello ferroso. Inoltre lo
studio degli ossidi, in associazione anch’essi con la fluoro-edenite e la fluoro-flogopite,
ha portato all’identificazione di due fasi minerali, l’ematite Fe2 O3 e la pseudobrookite
Fe2 TiO5 , minerali costituiti da ferro ferrico. Tali evidenze portano quindi a confermare
il dato del Mössbauer e ad ipotizzare per la fluoro-edenite prismatica un ambiente di
formazione in condizioni ossidanti (alta fugacità di ossigeno).
I cristalli di fluoro-edenite prismatica nelle concrezioni e nelle spaccature delle rocce,
derivano da diretta precipitazione del fluido, quindi potrebbero mettere in luce, oltre
alle differenze in elementi maggiori, anche eventuali differenze in elementi minori, in
traccia e REE.
I cristalli analizzati tramite la Microsonda Elettronica sono stati esaminati anche
attraverso la Microsonda ad Ablazione Laser (LA-ICP-MS) per valutare il contenuto
in elementi minori e in traccia ed evidenziare variazioni chimiche, in accordo con la
tecnica descritta in Tiepolo et al. [2003]. I differenti cristalli di fluoro-edenite mostrano
un contenuto in Terre Rare simile, caratterizzato da un maggior contenuto in Terre Rare
7.4 La fluoro-edenite fibrosa
111
Leggere (LREE) ed un minor contenuto in Terre Rare Pesanti (HREE). Il Ce ed il Pr,
fra le Terre Rare leggere, mostrano i contenuti maggiori con un graduale decremento
verso le Terre Rare pesanti; quest’ultime in particolare mostrano un contenuto che
tende ad essere costante in Er, Tm, Yb e Lu. Alcuni cristalli esaminati mostrano
piccole differenze nel contenuto di Terre Rare Pesanti, mentre le Terre Rare Leggere
mostrano andamenti paralleli. I cristalli 4, 5, 6, 8 pur mostrando un contenuto simile
agli altri, hanno degli andamenti particolari con un’anomalia negativa in Tb, Ho, Tm,
ed una positiva in Yb, Dy e Gd; il cristallo 1, invece, mostra anomalie inverse in Tm,
positiva, e in Yb, negativa. Tutti i cristalli mostrano l’anomalia negativa dell’europio
anche se in alcuni casi è poco evidente.
Gli elementi minori, i cui dati sono mostrati in tabella 7.3 attraverso i cristalli
più rappresentativi, non mostrano variazioni significative nei differenti cristalli. Il
contenuto di rubidio nella fluoro-edenite prismatica è basso. Il rubidio si può collocare
nel sito A dell’anfibolo, e come visto dal diagramma di Leake et al. [1997], la fluoroedenite prismatica ha questo sito occupato da Na e K. Inoltre il rubidio entra nella
struttura della fluoro-flogopite presente in associazione con la fluoro-edenite. L’arsenico
nella fluoro-edenite prismatica mostra un discreto contenuto, con un valore massimo
di 175.15 ppm.
Il contenuto in Sr e Ba è molto basso. La fluoro-edenite prismatica mostra un
maggior contenuto in Ta e Nb ed un minor contenuto in Hf e Zr. La coppia Hf e
Zr tende ad arricchirsi negli anfiboli all’aumentare del contenuto in Mg riportato in
Tiepolo et al. [2003].
I cristalli di fluoro-edenite prelevati all’interno della cava in località Il Calvario, pur
provenendo da campioni differenti, mostrano una omogeneità composizionale in Terre
Rare ed elementi minori, contro una maggior variabilità in elementi maggiori.
7.4
La fluoro-edenite fibrosa
Gianfagna et al. [2003] rinvengono, nei prodotti brecciati del doma, cristalli di fluoroedenite con morfologia fibrosa ed asbestiforme. Le dimensioni micrometriche delle fibre
e delle altre specie minerali a cui sono associate hanno reso, finora, difficoltosa la loro
caratterizzazione. Analisi preliminari al SEM-EDS confrontate con le analisi quantitative della fluoro-edenite prismatica sembrano attribuire le fibre ad una composizione
fluoro-edenitica, anche se queste mostrano differenze in Ca e Mg.
La ricerca intrapresa durante i tre anni di dottorato ha permesso di chiarire molti
112
Capitolo 7
Tabella 7.3: analisi degli elementi minori, in traccia e REE [ppm], eseguiti tramite la LAICP-MS su alcuni cristalli rappresentativi di fluoro-edenite prismatica.
1
2
3
4
6
9
Zn
96.97±12.21
66.51±8.46
76.38±10.25
72.135±10.03
79.023±11.99
84.58±14.30
As
164.4pm14.9
137.03±12.16
146.89±13.52
166.66±15.51
149.20±14.66
175.15±18.38
Rb
8.41±0.50
7.3±0.3
8.18±0.40
7.54±0.33
7.59±0.36
9.00±0.41
Sr
35.87±1.58
26.80±1.04
24.10±1.00
24.67±0.98
27.04±1.11
33.21±1.39
Y
63.98±2.42
62.07±2.03
53.7±1.8
73.53±2.40
68.76±2.26
57.56±1.89
Zr
111.78±4.70
69.85±2.65
51.39±2.09
243.37±9.14
344.47±13.26
64.96±2.65
Nb
58.04±2.62
39.24±1.61
34.20±1.48
34.41±1.45
44.17±1.93
62.95±2.82
Cs
0.024±0.009
0.15±0.01
-
0.025±0.008
0.04±0.01
0.07±0.012
Ba
22.33±2.37
15.51±1.50
11.61±1.26
17.25±1.76
20.45±2.23
13.84±1.67
21.77±0.80
La
43.44±1.73
28.23±0.99
25.79±0.95
55.47±1.91
47.85±1.70
Ce
138.93±5.92
95.44±3.84
94.91±3.97
152.04±6.32
132.01±5.74
81.2±3.7
Pr
21.91±0.98
16.64±0.66
14.83±0.62
23.68±0.94
22.68±0.94
14.10±0.61
Nd
90.80±4.58
74.83±3.33
65.54±3.13
103.66±4.71
93.54±4.49
64.24±3.27
Sm
21.60±1.48
18.15±0.86
13.47±0.81
21.005±0.960
20.11±0.98
16.91±0.82
Eu
5.11±0.37
5.06±0.25
4.15±0.25
5.47±0.26
5.15±0.27
4.61±0.23
Gd
14.54±1.29
14.99±1.00
12.18±0.95
18.92±1.28
16.67±1.22
13.98±1.09
Tb
2.09±0.16
2.12±0.11
1.64±0.11
2.68±0.13
2.15±0.13
2.09±0.11
Dy
15.21±1.04
11.88±0.62
11.39±0.68
15.49±0.79
14.04±0.77
12.66±0.71
Ho
2.25±0.18
2.28±0.11
2.25±0.14
2.86±0.14
2.46±0.13
2.34±0.12
Er
6.40±0.60
6.58±0.39
5.73±0.42
7.58±0.43
6.46±0.41
6.5±0.4
Tm
1.08±0.12
0.91±0.07
0.84±0.08
1.03±0.07
0.91±0.07
0.94±0.07
Yb
6.77±0.75
6.18±0.45
5.75±0.52
8.70±0.59
7.53±0.57
6.87±0.53
Lu
0.880±0.10
0.93±0.07
0.81±0.07
1.17±0.08
0.98±0.08
1.002±0.077
Hf
4.27±0.50
4.42±0.29
2.81±0.27
9.6±0.5
13.81±0.69
2.85±0.22
Ta
1.80±0.18
2.16±0.14
1.83±0.14
1.41±0.10
1.42±0.11
3.83±0.26
Pb
0.21±0.08
0.18±0.041
0.264±0.062
0.59±0.075
0.25±0.05
0.501±0.070
Th
1.06±0.13
1.48±0.09
1.04±0.09
2.04±0.12
1.43±0.09
1.09±0.08
U
0.0132±0.006
0.14±0.02
0.024±0.006
0.09±0.02
0.03±0.01
0.159±0.024
aspetti riguardanti la cristallochimica, la genesi ed i risvolti ambientali di tali minerali
ad abito fibroso. Lo sforzo di superare le numerose difficoltà analitiche dovute alle
dimensioni delle fibre, ha fatto escogitare nuove tecniche di preparazione dei campioni
e ha portato all’adattamento di tecniche di analisi specifiche [Gianfagna et al., 2006a,
cap.3].
Per evidenziare la presenza di fibre è stata dispersa in acqua distillata la porzione
fine dei campioni incoerenti dei prodotti brecciati e sono stati preparati alcuni vetrini
della sospensione per l’osservazione al Microscopio Ottico Polarizzatore. Ulteriori campioni sono stati preparati per l’osservazione al SEM-EDS, attraverso la preparazione
di alcuni stub con lo stesso materiale fine.
Quattro campioni di diversa provenienza dell’area di Biancavilla contengono al loro
interno anfiboli con morfologia fibrosa e mostrano al SEM-EDS uno spettro composi-
7.4 La fluoro-edenite fibrosa
113
zionale assimilabile alla fluoro-edenite. I quattro campioni, indicati con le sigle 27F,
19F, SS e Mob, hanno mostrato un contenuto elevato di fibre al loro interno. I campioni 8F e 10F hanno mostrato invece un contenuto molto basso di fibre e pertanto
sono stati scartati per le successive analisi. I restanti campioni non hanno mostrato in
associazione minerali fibrosi. In questo studio saranno esaminati solo i campioni 27F,
19F e SS, in quanto il campione denominato ‘Mob’, pur essendo molto ricco in fibre,
presenta una morfologia asbestiforme dell’anfibolo e un’associazione mineralogica molto più complessa (capitolo 7.1). Lo studio particolareggiato di questo campione sarà
oggetto del programma di ricerca previsto per il 2007.
Per poter ottenere analisi chimiche e strutturali sulle fibre è stato necessario arricchire i campioni naturali. A tale scopo, è stato effettuato uno studio per separare i
minerali fibrosi rispetto alle altre fasi.
La sedimentazione gravimetrica in acqua è risultata la tecnica migliore. E’stata
presa in considerazione la sospensione lattiginosa delle soluzioni (surnatante), più ricca
in fibre, rispetto alla parte sedimentata, arricchita invece in minerali granulari. I
campioni sono stati arricchiti fino al 95% circa di fibre anfiboliche, il restante 5% è
costitutito da feldspato alcalino.
Le dimensioni delle fibre non hanno permesso l’uso della Microsonda Elettronica
(fascio > 1µm); per la determinazione della composizione, si è fatto uso della SEMEDS facendo un tentativo di standardizzazione del metodo, al fine di ottenere analisi
quantitative.
Attraverso l’approfondimento delle tecniche analitiche è stato necessario studiare
una applicazione attraverso il SEM-EDS che permettesse di ottenere sulle fibre analisi
composizionali attendibili. Le fibre sono state analizzate con il metodo della sovrapposizione degli spettri utilizzando la fluoro-edenite prismatica, precedentemente analizzata alla Microsonda Elettronica, come riferimento composizionale [Gianfagna et al.,
2006a].
E’ stato cosı̀ preparato uno stub su cui erano presenti contemporaneamente le
fibre e la fluoro-edenite prismatica, precedentemente polverizzata in modo da evitare
gli errori dovuti alla differente risposta del fascio elettronico causata dalle differenze
dimensionali dei micro-cristalli. Gli spettri ottenuti per la fluoro-edenite prismatica e
fibrosa sono stati sovrapposti e, tramite la misura delle differenze, è stato calcolato il
contenuto degli ossidi maggiori espresso in percentuale. Inizialmente è stato studiato
il campione 27F, analizzando circa 30 fibre e su ogni singola fibra sono state eseguite
almeno due analisi (le analisi al SEM sono in appendice).
114
Capitolo 7
Tabella 7.4: composizione media di 30 analisi chimiche delle fibre anfiboliche sul campione
27F. Attraverso la spettroscopia Mössbauer è stato determinato il valore di F e 3+ /
P
F e=
0.672.
Ossidi
Valori
Siti e
Atomi
Valori
(O+F+Cl=24)
Min-Max
7.520
7.286-7.878
Al
0.480
0.122-0.651
8.000
7.861-8.000
Al
0.104
0.000-0.458
3+
0.333
0.237-0.461
%
Dev. St.
Min-Max
Elementi
SiO2
53.85
1.34
51.89-56.84
T
TiO2
0.59
0.13
0.37-0.88
Si
IV
Al2 O3
3.55
0.41
2.57-4.64
FeOtot
4.25
0.67
3.03-5.85
S
MnO
0.53
0.15
0.33-0.89
C
MgO
20.44
1.49
17.22-23.49
VI
CaO
10.06
0.79
8.41-11.80
Fe
Na2 O
2.96
0.31
2.44-3.67
Fe2+
0.162
0.115-0.225
K2 O
0.88
0.13
0.65-1.13
Mg
4.255
3.558-4.555
F
4.46
0
4.46-4.46
Ti
0.062
0.038-0.092
Cl
0.08
0.02
0.06-0.12
Mn
0.063
0.038-0.106
101.66
S
4.980
4.552-5.000
1.9
B
99.76
Mg
0
0.000-0.397
Ca
1.505
1.250-1.772
F, Cl =O
Total
Fe2 O3
FeO
∗
∗
3.17
0.13
2.26-4.37
Na
0.495
0.122-0.721
1.39
0.13
0.99-1.92
S
2.000
2.000
Na
0.307
0.075-0.737
K
0.157
0.117-0.200
S
0.464
0.273-0.889
F
1.970
1.947-1.988
Cl
0.020
0.014-0.030
S
1.990
1.968-2.018
Na (B)
0.495
0.122-0.721
Na+K (A)
0.464
0.273-0.889
A
O3
7.4 La fluoro-edenite fibrosa
115
1.000
fibre 27
Fluoro-edenite
F-ed Gianfagna & Oberti (2001)
0.900
0.800
0.700
Richterite
Magnesio-Arfvedsonite
Na+K A
0.600
Edenite
0.500
0.400
0.300
0.200
Winchite
Tremolite
Magnesio-Riebeckite
0.100
0.000
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
Na B
Figura 7.6: diagramma classificativo di Leake et al. [1997] in cui sono riportate le analisi della
fluoro-edenite prismatica e quelle delle altre fibre, queste ultime analizzate tramite metodo
SEM-EDS standardizzato.
In tabella 7.4 è riportata la percentuale media degli ossidi ottenuta attraverso il
SEM-EDS con il metodo della sovrapposizione degli spettri; inoltre, è riportata la ripartizione delle frequenze cationiche nei siti strutturali della fluoro-edenite. Attraverso
l’indagine Mössbauer, che vedremo in seguito, è stata effettuata la ripartizione fra ferro
ferrico e ferroso. Le analisi hanno evidenziato per le fibre un ampio intervallo composizionale in particolare in SiO2 , FeOtot e MgO. La SiO2 mostra un intervallo compreso
fra il 52% e il 57% circa, il MgO fra il 17% ed il 24% circa e il FeOtot fra il 3% ed il
6%.
Questi punti di analisi sono stati proiettati sul diagramma classificativo di Leake
et al. [1997], figura 7.6, in cui sono proiettati anche i dati della fluoro-edenite prismatica, visti in precedenza. Il grafico ha rappresentato un primo tentativo attraverso il
quale identificare le fibre e classificarle. Le fibre analizzate del campione 27F cadono
principalmente nel campo composizionale della fluoro-edenite, sebbene alcune mostrino
differenze chimiche che le fanno ricadere anche nel campo della tremolite, della winchite e della richterite. Inoltre le analisi delle fibre, proiettate in figura 7.6, mostrano lo
116
Capitolo 7
stesso andamento delle analisi della fluoro-edenite prismatica, ove ad un aumento del
sodio nel sito B, corrisponde una diminuzione del sodio nel sito A. L’analisi composizionale media delle fibre evidenzia, rispetto alla fluoro-edenite prismatica, un minor
contenuto in calcio ed un contenuto paragonabile in sodio. Tale differenza porta ad
una diminuzione di calcio disponibile nel sito B e di conseguenza un aumento di sodio
in questo sito. Tale ripartizione provoca, pertanto, una diminuzione di sodio nel sito
A.
Dalla combinazione dei dati sperimentali ottenuti con le indagini SEM-EDS, Mössbauer
e XRD attraverso il metodo Rietveld è stato possibile verificare questi dati ed ottenere
una cristallochimica delle fibre del campione 27F.
In collaborazione con il Prof. Ballirano del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università degli Studi di Roma ‘La Sapienza’, è stato effettuato uno studio strutturale
delle fibre rinvenute in questi campioni. In figura 7.7 è visibile il diffrattogramma effettuato sul campione 27F preparato in capillare, per evitare le orientazioni preferenziali.
In questo diffrattogramma sono visibili due fasi minerali, rappresentate dalle fibre anfiboliche e dall’albite. L’analisi mineralogica quantitativa ha rivelato per le fibre un
contenuto di ∼ 90% e per il feldspato alcalino un contenuto di ∼ 5-10%.
In tabella 7.5 vengono confrontati i dati ottenuti dallo studio strutturale sulle fibre
del campione 27F, e quelli della fluoro-edenite prismatica [Gianfagna & Oberti, 2001].
L’analisi strutturale delle fibre è concorde con la struttura della fluoro-edenite.
La cella elementare delle fibre risulta leggermente più piccola rispetto a quella
della fluoro-edenite prismatica in quanto il contenuto di Ca, più basso nel sito M4, è
comunque sostituito da una maggiore quantità di sodio nel sito B; inoltre è presente
un relativo aumento di Fe nel sito C.
L’entrata del sodio nel sito B provoca una minor densità elettronica presente nel
sito A e, pertanto, la più importante differenza fra la fluoro-edenite prismatica e quella
fibrosa è la riduzione della densità elettronica nel sito A, che passa da 8.5 e.p.f.u. a 6.9
e.p.f.u.
Inoltre, è stato possibile assegnare il Fe3+ solo al sito M2, mentre il Fe2+ viene
ripartito tra i due siti M2 ed M3.
Un procedimento analogo è stato seguito per i campioni SS e 19F; per ogni campione
sono state analizzate 30 fibre e su ogni fibra sono state effettuate almeno due analisi. In
tabella 7.6 sono riportate le medie delle analisi ripartite attraverso i siti cristallografici
(le analisi effettute al SEM-EDS sono visibili in appendice). Le analisi medie sono
concordi con la struttura della fluoro-edenite. La ripartizione del ferro ferrico e del
7.4 La fluoro-edenite fibrosa
117
Figura 7.7: diffrattogramma relativo al campione 27F analizzato in capillare; le righe alla
base dello spettro rappresentano le due fasi presenti, identificate come fluoro-edenite d albite
[Gianfagna et al., 2006a].
ferro ferroso è stata effettuata attraverso la tecnica Mössbauer.
Le analisi effettuate sulle fibre mostrano, in generale, una maggiore dispersione
rispetto a quelle ottenute per la fluoro-edenite prismatica (vedi figura 7.8).
I minerali fibrosi del campione 19F mostrano una composizione che tende ad allinearsi con l’andamento del campione 27F pur avendo un maggior contenuto di Na(B)
ed un minor contenuto di Na+K(A); tale andamento è provocato da un minor contenuto di calcio. Il campione 19F possiede il più basso contenuto in calcio. Le analisi
effettuate sul campione 19F rivelano, inoltre, la presenza di fibre con composizione
fluoro-edenitica e winchitica. Il campione SS si colloca nel campo della fluoro-edenite,
con analisi che tendono a ricadere nel campo in cui il sito del Na+K (A) è maggiormente occupato e mostra una vacanza minore; ciò corrisponde anche ad un maggior
contenuto di sodio di questo campione.
Capitolo 7
Tabella 7.5: tabella relativa all’analisi strutturale del campione 27F, in cui sono riportati per confronto i dati di Gianfagna & Oberti
[2001].
Fluoro-edenite prismatica
Fluoro-edenite fibrosa - 27F
a(Å)
9.8125(3)
9.846(4)
b(Å)
18.0188(6)
18.009(6)
c(Å)
5.2781(2)
5.277(2)
ß( )
104.620(2)
104.77(2)
V(Å3)
903.00(5)
904.8(5)
s.s. da analisi
Possibile
s.s. da analisi
s.s. da analisi
diffrattometriche
ripartizione dei siti
chimica
diffrattometriche
O3
19.4(4)
F1.970;Cl0.020
18.4
17.95
A
2.5(10)
K0.157
(3.0)
2.51
Am
3.8(5)
Na0.307
(3.4)
5.15
0.84
A2
Sum A sites
M4
Sum B sites
-
-
-
6.3
-
6.4
8.5
37.3(4)
Ca1.505;Na0.495
(35.6)
37.18
37.3
-
35.6
37.18
M1
25.2(4)
Al0.194;Ti0.062;Mg1.834
(24.7)
24.24
M2
30.9(4)
Fe3+0.333;Fe2+0.125;Mn0.063;Mg1.458
(31.0)
27.11
M3
12.1(3)
Fe2+0.037;Mg0.963
(12.5)
12.8
68.2
-
68.2
63.43
Sum C sites
118
[Gianfagna & Oberti, 2001]
7.4 La fluoro-edenite fibrosa
119
Pertanto il campione SS contiene fibre principalmente di composizione fluoro-edenitica,
ma anche richteritica.
La composizione delle fibre presenti nelle porzioni brecciate del doma ha, pertanto,
rivelato una varietà composizionale che classifica questi anfiboli di fluoro come fluoroedenite, winchite, richterite ed in minor misura tremolite.
I campioni fibrosi sono stati analizzati attraverso il Mössbauer per la determinazione
del rapporto Fe3+ /Fetot . Come evidenziato in precedenza, il contenuto di ferro ferroso
nelle fibre, ed in particolare la sua ossidazione in ambiente organico, è ritenuto oggi
uno dei maggiori responsabili dell’instaurarsi delle patologie cancerogene. Recenti studi
preliminari di tipo tossicologico eseguiti con le fibre anfiboliche di fluoro di Biancavilla,
hanno evidenziato una maggiore reattività in ambiente organico (culture cellulari e
ratti) delle fibre che presentano un maggior contenuto di Fe2+ . Questo risultato anche
se preliminare, va verificato e confermato in quanto assume fondamentale importanza
ai fini della comprensione dei meccanismi chimici e molecolari che entrano in gioco
durante l’interazione fibra-ambiente organico (polmone). Il Fe2+ è sicuramente molto
più reattivo del Fe3+ , pertanto i test in vivo ed in vitro, in corso e/o programmati su
fibre a diversa concentrazione di Fe2+ e di Fe3+ daranno proprio una risposta in tal
senso. A tale scopo sono state effettuate le indagini al Mössbauer dei campioni fibrosi
27F, 19F ed SS. A causa del basso contenuto in ferro e del poco quantitativo di materiale
arricchito disponibile ((∼10-20mg), è stato necessario prolungare per molto tempo la
raccolta dei dati Mössbauer, in modo da ridurre il fondo ed esaltare i contributi. Anche
se il materiale contiene circa il 5% di feldspato, questo non costituisce un problema sul
risultato visto il contenuto irrisorio di ferro nel minerale.
L’analisi al Mössbauer del campione 27F arricchito, ha evidenziato un discreto
quantitativo di ferro ferroso. Gli spettri derivanti dagli esperimenti a temperatura ambiente (RT) del campione 27F sono dominati da un doppietto stretto e asimmetrico di
assorbimento in posizione centrale con quadrupole splitting di circa 1mm/s attribuibile
al Fe3+ e due doppietti spostati dalla posizione centrale, con isomer shift su 2mm/s,
corrispondenti al Fe2+ (figura 7.10). In tal modo, è possibile attribuire tutto il contributo di Fe2+ alla porzione laterale destra dello spettro, mentre la porzione centrale è
dovuta al contemporaneo contributo di Fe3+ e Fe2+ . Gli spettri sono stati elaborati
utilizzando il programma Recoil 1.04, assumendo per i picchi una forma lorenziana.
I dati quantitativi effettivi sul campione 27F mostrano un contenuto medio del 67%
per il Fe3+ e il 33% per il Fe2+ . Gli spettri derivanti dagli esperimenti a temperatura
ambiente (RT) del campione 19F sono dominati da un doppietto stretto e asimmetrico
120
Capitolo 7
Tabella 7.6: ripartizione nei differenti siti strutturali delle analisi chimiche effettuate sui
campioni fibrosi 27F, 19F, SS attraverso il SEM-EDS ; le analisi complete sono riportate in
appendice.
Siti ed
Elementi
Atomi (O+F+Cl = 24)
27
19
SS
T
Si
7.520
7.680
7.442
IV Al
0.480
0.320
0.558
8.000
8.000
8.000
V I Al
0.104
0.197
0.023
Fe3+
0.333
0.180
0.204
Fe2+
0.162
0.180
0.007
Mg
4.255
4.452
4.654
Ti
0.062
0.060
0.056
Mn
0.063
0.059
0.056
4.980
4.930
5.000
C
B
Mg
0.000
0.000
0.230
Ca
1.505
1.311
1.287
Na
0.495
0.689
0.483
2.000
2.000
2.000
Na
0.307
0.121
0.584
K
0.157
0.164
0.139
S
0.464
0.285
0.723
A
O3
F
1.970
1.954
1.959
Cl
0.020
0.020
0.021
1.990
1.973
1.980
Na (B)
0.495
0.689
0.483
Na+K (A)
0.464
0.285
0.723
di assorbimento in posizione centrale con quadrupole splitting di circa 1mm/s attribuibile al Fe3+ ed un doppietto spostato dalla posizione centrale, con isomer shift su
2mm/s, corrispondenti al Fe2+ ; gli spettri sono stati elaborati assumendo per i picchi
una forma lorenziana. Sulla base dei risultati precedenti e delle considerazioni fatte,
il raffinamento degli spettri in RT ha fornito un contenuto maggiore in ferro ferroso
rispetto al campione 27F, con un contenuto medio di 59% per il Fe3+ e il 41% per il
Fe2+ .
7.4 La fluoro-edenite fibrosa
121
Infine il campione SS è il campione con il contenuto più basso in ferro totale;
per l’analisi di questo campione è stato necessario raccogliere i dati per un periodo
molto lungo. Gli spettri derivanti dagli esperimenti a temperatura ambiente (RT) del
campione SS sono dominati da tre doppietti di assorbimento in posizione centrale con
quadrupole splitting di circa 1mm/s attribuibile al Fe3+ e due doppietti spostati dalla
posizione centrale, con isomer shift su 2, corrispondenti al Fe2+ .
Gli spettri sono stati elaborati assumendo per i picchi una curva di distribuzione di
tipo quadrupole splitting. L’analisi dei dati ha fornito per il campione SS un contenuto
medio di 97% per il Fe3+ e il 3% per il Fe2+ .
I campioni fibrosi mostrano molte variazioni nel contenuto di ferro ferrico e ferro
ferroso. Il valore di F eraw è ottenuto dall’area di assorbimento dei picchi a cui è stato
assegnato il ferro ferrico, mentre il valore del F ecorr è ottenuto attraverso l’applicazione
di un fattore di correzione di C=1.22 riportato da Dyar [1993].
Il campione SS sembra essere molto simile alla fluoro-edenite prismatica con un
contenuto quasi esclusivo di ferro ferrico; i campioni 27F e 19F mostrano, invece, un
discreto contenuto di ferro ferroso, rispettivamente del 33% e del 41%. I dati ottenuti,
quindi, suggeriscono che i campioni di fibre analizzati si siano formati in condizioni
diverse di fugacità di ossigeno.
Allo scopo di integrare i dati mineralogici e cristallochimici finora ottenuti sulla
fluoro-edenite, sia della varietà prismatica che di quella fibrosa, è stato intrapreso uno
studio al TEM. Sono state effettuate analisi morfologiche degli anfiboli fibrosi al Microscopio Elettronico a Trasmissione presso il Dipartimento di Scienze Mineralogiche e
Petrologiche dell’Università degli Studi di Torino. I minerali fibrosi sono stati separati
dalle porzioni brecciate attraverso una sospensione in alcool isopropilico. La sospensione è stata posta in ultrasuoni per evitare l’aggregazione delle fibre. Successivamente,
sono stati realizzati due preparati del campione 27F, uno tal quale ed uno macinato
per mettere in luce differenze morfologiche fra le fibre. In tal modo sono state effettuate osservazioni di tipo morfologico e sono state ottenute le immagini in diffrazione
elettronica di aree selezionate (SAED).
Da un primo campione di fluoro-edenite fibrosa (lo stesso analizzato al Mössbauer),
sono emerse alcune interessanti caratteristiche morfologiche: le dimensioni medie delle
fibre sono di circa 20-30 µm di lunghezza e un diametro inferiore a 0,20 µm;
Capitolo 7
campione fibre SS
1.000
campione fibre 19
0.900
campione fibre 27
0.800
Richterite
Na+K (A)
0.700
0.600
Magnesio-Arfvedsonite
Edenite
0.500
0.400
0.300
0.200
0.100
Winchite
Tremolite
Magnesio-Riebeckite
0.000
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
Na (B)
122
Figura 7.8: diagramma classificativo di Leake et al. [1997] in cui sono riportate le analisi delle fibre di fluoro-edenite 27F, 19F, SS (vedi
appendice); le fibre sono state analizzate tramite SEM-EDS .
7.4 La fluoro-edenite fibrosa
Figura 7.9: parametri spettrali delle analisi
123
57Fe
Mössbauer dei campioni 27F, 19F e SS; per
confronto sono inoltre riportati i dati della fluoro-edenite prismatica.
si presentano in individui apparentemente singoli e, se portati a macinazione, si
separano in più fibre; appaiono come fibre rigide con terminazioni a punta; non formano
fasci come le classiche fibre di amianto ed infine mostrano una ottima cristallinità e
resistenza al fascio elettronico (figura 7.13).
Le informazioni ottenute dal TEM sono importanti per la descrizione delle fibre e
per la determinazione della loro cristallinità; pertanto, questi dati sono mirati a far luce
sui meccanismi di reattività che tali fibre possono innescare quando interagiscono con
l’ambiente organico (polmone). In futuro, analisi in diffrazione elettronica (SAED), ed
in alta risoluzione (HRTEM) saranno utili nello studio delle fibre e della loro struttura.
Per completare la caratterizzazione, i campioni fibrosi sono stati analizzati attraverso la ICP-MS, per determinare il contenuto di elementi minori, in traccia e REE al
loro interno.
I campioni 19F e SS sono rappresentati dal 95% circa di fibre ed il restante 5% di
feldspato alcalino; il campione 27F invece contiene una quantità maggiore di feldspato,
circa il 10%. I dati sono forniti da un’analisi quantitativa a Raggi X effettuata in
capillare. Non è stato possibile arricchire ulteriormente i campioni fibrosi per le analisi
chimiche; i dati ottenuti verrano, di conseguenza discussi, in base al tipo di campione
analizzato.
I contenuti in elementi maggiori ottenuti attraverso ICP-MS confermano che il
124
Capitolo 7
campione 27F ha un maggior contenuto in feldspato. E’ stato inoltre analizzato un
campione composto al 70% di feldspato, denominato 27(70%), per evidenziare i contributi dovuti al feldspato rispetto alle fibre. Le Terre Rare (vedi grafico 7.11) nei
campioni fibrosi, 19F, SS, e 27F, mostrano un andamento molto simile con un graduale decremento passando dalle Terre Rare leggere verso le intermedie, fino ad un
andamento costante per quelle pesanti. Tutti i campioni mostrano una evidente anomalia negativa dell’europio. I campioni 19 e SS oltre a mostrare lo stesso andamento
hanno anche lo stesso contenuto in Terre Rare. Il campione 27F mostra un andamento
differente rispetto al 19F e alla SS; pur avendo un maggior contenuto in terre rare, mostra spostandosi verso le HREE un decremento maggiore rispetto agli altri campioni,
fino ad avere lo stesso contenuto in Lu del 19F e SS. Il valore in Tb mostrato dal 27F
potrebbe essere un errore analitico.
Il confronto fra il campione 27 ed il 27(al 70%) ne chiarifica l’andamento; infatti, il
campione 27(70%) mostra un contenuto maggiore in LREE ed un maggior decremento
in terre rare intermedie ed HREE, rispetto agli altri campioni. L’influenza del feldspato
nel campione 27F è visibile quindi attraverso il contributo in particolare delle HREE.
Nel grafico 7.12 sono riportati gli andamenti degli elementi minori più significativi
nei campioni fibrosi, comparati anche in questo caso con il campione 27(70%). I campioni 19F e SS mostrano un andamento simile con un maggior contenuto in Rb, Zr,
Hf, ed un minor contenuto in Sr, Nb e Ta.
Il campione 27F invece mostra degli andamenti intermedi fra i campioni 19F e SS
da un lato ed il campione 27(70%); in particolare, il Ba e Sr mostrano un contenuto
maggiore come nei feldspati. Inoltre, l’anomalia dell’europio del 27(70%) è meno accentuata rispetto ai campioni 19F e SS. Il contenuto di di Ta e Nb è maggiore rispetto
ai campioni 19F ed SS ed il contenuto di Zr e Hf invece è minore. Tiepolo et al.
[2003] riportano che negli anfiboli il contenuto di Zr e Hf da un lato e quello di Nb Ta
dall’altro, tende ad aumentare rispetto al contenuto di Nb e Ta.
I campioni fibrosi mostrano un alto contenuto in rubidio; questo elemento potrebbe
andare a collocarsi nel sito A. Infatti il campione SS mostra il minor contributo in Rb
e nel diagramma di Leake è il campione con il sito (Na +K)A occupato.
Attraverso le analisi effettuate all’ICP-MS emerge che le fibre hanno un contenuto
maggiore in Terre Rare Leggere (LREE) ed un minor contenuto in Terre Rare Pesanti.
Inoltre mostrano un discreto contenuto in elementi incompatibili quali Rb, Zr ed Hf.
7.4 La fluoro-edenite fibrosa
125
Campione 27F
Campione 19F
Campione SS
Figura 7.10: spettri Mössbauer
ambiente (RT).
57Fe
dei campioni 27F, 19F, SS raccolti a temperatura
126
Capitolo 7
Figura 7.11: grafico in cui sono riportate le analisi delle Terre Rare eseguite sui campioni
fibrosi 19F, 27F, SS attraverso l’ICP-MS; per confronto viene riportata l’analisi del campione
ricco in feldspato alcalino 27(70%).
7.5
La fluoro-edenite di reazione all’interno della
roccia
La fluoro-edenite di reazione si rinviene nelle rocce metasomatizzate in località Il Calvario, in cui la paragenesi primaria delle lave benmoreitiche è parzialmente obliterata
dalla associazione dei minerali secondari. Tali rocce sono state studiate in sezione sottile tramite tecniche di microscopia ottica classica (MO) ed elettronica (SEM-EDS e
EMPA).
Dopo aver effettuato uno studio di dettaglio delle rocce in sezione sottile (capitolo
5) è stata evidenziata in alcuni cristalli di clinopirosseno la presenza di un bordo
esterno, di probabile composizione anfibolica; tali corone sono visibili al Microscopio
Ottico Polarizzatore. In figura 7.14 è visibile un cristallo di clinopirosseno fortemente
alterato. Il cristallo di clinopirosseno mostra bordi irregolari ed ossidati; intorno al
cristallo è ben visibile una fase che costituisce una corona di colore giallo chiaro al solo
polarizzatore.
7.5 La fluoro-edenite di reazione all’interno della roccia
127
1000
ss
100
19
27
10
27(70%)
1
Rb 37
Sr 38
Zr 40
Nb 41 Ba 56
Hf 72
Ta 73
Figura 7.12: grafico in cui sono riportate le analisi di confronto degli elementi minori sui
campioni fibrosi 19F, 27F, SS analizzate attraverso l’ICP-MS; per confronto viene riportata
anche l’analisi del campionericco in feldspato alcalino 27(70%).
I cristalli sono stati analizzati al SEM-EDS in elettroni retrodiffusi (BSE) (figura
7.15). Il Microscopio a Scansione in elettroni retrodiffusi evidenzia aree con differente
composizione attraverso le diverse tonalità di grigio (figura 7.15). Il centro del cristallo
mostra lo spettro tipico del clinopirosseno con il picco del calcio maggiore del magnesio;
il bordo esterno mostra, invece, uno spettro con il picco del magnesio maggiore rispetto
a quello del calcio e la presenza dei picchi principali di fluoro, sodio e ferro. Nelle
sezioni sottili sono state individuate, inoltre, zone di transizione fra le due fasi minerali
a differente composizione, che in alcuni casi mostrano la composizione intermedia fra
un clinopirosseno ed un anfibolo ed in altre zone sono identificabili, invece, con la
composizione della fluoroflogopite. Le sezioni alterate, oltre a mostrare la fluoro-edenite
coronitica su clinopirosseno, mostrano la fluoro-edenite anche in pasta di fondo.
La fluoro-edenite di reazione e il clinopirosseno sono stati analizzati attraverso la
Microsonda Elettronica (EMPA). Le analisi in Tabella 7.7 mostrano al centro del cristallo la composizione del clinopirosseno di tipo augitico e la composizione dell’anfibolo
di composizione fluoro-edenitica ai bordi, con la presenza del fluoro (4% circa).
Alcune analisi mostrano una composizione intermedia fra quella dell’anfibolo e
quella del clinopirosseno; probabilmente queste corrispondono a zone in cui il fascio
128
Capitolo 7
Tabella 7.7: analisi [%] rappresentative effettuate alla Microsonda Elettronica del cristallo
di clinopirosseno con il bordo coronitico di fluoro-edenite.
SiO2
1
2
3
4
5
(centro)
(centro)
(centro)
(bordo)
(bordo)
52.01
52.13
52.63
51.86
52.27
TiO2
0.85
0.82
0.23
0.54
0.44
Al2 O3
2.23
2.25
1.91
4.75
4.32
MgO
15.70
15.53
15.46
22.89
22.61
MnO
0.43
0.48
0.81
0.40
0.49
FeOtot
7.70
8.01
5.04
2.74
2.38
CaO
20.67
20.60
22.81
11.20
11.30
Na2 O
0.47
0.46
1.16
3.12
2.99
K2 O
0.04
0.01
0.01
0.95
0.87
F
0.37
0.04
0.12
4.46
4.52
Cl
0.00
0.00
0.00
0.05
0.04
100.49
100.31
100.18
103.02
102.27
Total
O=6
O=24
Si
1.918
1.927
1.941
7.215
7.304
Ti
0.024
0.023
0.007
0.057
0.046
Al
0.097
0.098
0.083
0.778
0.711
Mg
0.863
0.856
0.850
4.746
4.709
Mn
0.014
0.015
0.025
0.048
0.057
Fe
0.237
0.248
0.156
0.319
0.278
Ca
0.817
0.816
0.901
1.669
1.692
Na
0.034
0.033
0.083
0.842
0.810
K
0.002
0.000
0.001
0.168
0.155
F
-0.039
-0.004
-0.013
-1.877
-1.904
Cl
0.000
0.000
0.000
-0.012
-0.010
3.967
4.011
4.033
13.959
13.852
elettronico della microsonda ha analizzato entrambe le fasi.
In alcune microfratture delle medesime rocce sono stati individuati ed analizzati
alcuni cristalli, ben visibili al microscopio, che hanno evidenziato la composizione della
fluoro-edenite. Un solo cristallo ha una composizione differente ed è stato identificato
come ferri-fluoro-edenite. L’anfibolo, in questo caso, si è formato per l’infiltrazione di
fluidi in microfratture, dove la metasomatizzazione è stata più spinta o dove i fluidi
hanno avuto tempo di stazionare.
7.5 La fluoro-edenite di reazione all’interno della roccia
129
Figura 7.13: immagini morfologiche effettuate attraverso il Microscopio Elettronico a Trasmissione (TEM); in basso a destra è riportata una immagine in diffrazione(SAED) effettuata
allo scopo di verificare la cristallinità delle fibre.
130
Capitolo 7
200µ
Figura 7.14: cristallo di clinopirosseno con bordo coronitico di fluoro-edenite in sezione
sottile.
Figura 7.15: cristallo di clinopirosseno con bordo coronitico di fluoro-edenite effettuata
attraverso il SEM-EDS in BSE; sono inoltre riportati gli spettri composizionali relativi ai
differenti punti di analisi.
7.5 La fluoro-edenite di reazione all’interno della roccia
131
Figura 7.16: analisi effettuate con la LA-ICP-MS delle Terre Rare nella fluoro-edenite di
reazione, nel clinopirosseno e nella zona del cristallo in trasformazione (cpx in trasf.).
A causa delle dimensioni del fascio della Microsonda Elettronica troppo grande
(> 1µm), le plaghe in pasta di fondo non sono state analizzate, sebbene al SEM-EDS
abbiano mostrato la composizione fluoro-edenitica.
Le analisi effettuate attraverso la Microsonda ad Ablazione Laser (LA-ICP-MS),
hanno avuto come obiettivo lo studio degli elementi minori ed in traccia all’interno
della fluoro-edenite di reazione per comprendere la sua formazione; questi dati saranno,
in seguito, confrontati con i cristalli di fluoro-edenite prismatica e fibrosa di diretta
precipitazione dai fluidi. L’uso della LA-ICP-MS (capitolo 3) è stata utilizzata in
accordo con la tecnica descritta in Tiepolo et al. [2003].
Sono state scelte tre sezioni sottili, due sezioni di rocce alterate, che presentano fasi
in trasformazione e fasi di neoformazione, ed una sezione di roccia non alterata, in cui
sono stati analizzati oltre ai cristalli di fluoro-edenite e di clinopirosseno, cristalli di
olivina, plagioclasio, fluorapatite, ossidi di ferro e titanio.
Le lave benmoreitiche inalterate ed alterate presentano in sezione sottile una tessitura porfirica in cui più cristalli formano dei glomeri. Questi glomeri sono costituiti
principalmente da plagioclasio, clinopirosseno, olivina, fluorapatite e ossidi di ferro; in
132
Capitolo 7
Figura 7.17: grafico in cui sono riportate le analisi effettuata attraverso LA-ICP-MS degli elementi minori nella fluoro-edenite di reazione, nel clinopirosseno e nella zona in trasformazione
presente fra le due fasi (cpx in trasf.).
altri casi sono costituiti esclusivamente da clinopirosseno, plagioclasio e fluorapatite,
in altri ancora da plagioclasio, fluorapatite e ossidi di ferro (capitolo 5).
Le due sezioni studiate, la 2P e la 4P, sono composizionalmente simili, ma presentano all’interno di alcuni cristalli numerose variazioni composizionali riconducibili alla
metasomatizzazione a cui queste lave sono state sottoposte. In queste sezioni è presente
la fluoro-edenite di reazione. Attraverso osservazioni minero-petrografiche è emerso che
la presenza della fluoro-edenite è diffusa esclusivamente nei glomeri in cui era presente
oltre alla fluoro-edenite, il clinopirosseno, il plagioclasio, la fluorapatite e gli ossidi di
ferro, e probabilmente olivina, non più visibile in seguito alla metasomatizzazione.
Sono stati analizzati i cristalli di clinopirosseno con la fluoro-edenite coronitica, e
sono state effettuate tre analisi, una al centro una al bordo ed un’altra nella fascia intermedia, di composizione non ben identificabile con l’uno e l’altro minerale. In figura
7.16 sono mostrati gli andamenti delle REE nelle tre fasi prese in esame; il clinopirosseno augitico e la zona intermedia (cpx in trasf.) mostrano un maggior contenuto in
LREE, in particolare del Pr e del Nd, ed un graduale decremento spostandosi verso
7.5 La fluoro-edenite di reazione all’interno della roccia
133
Figura 7.18: grafico in cui sono riportate le analisi effettuata LA-ICP-MS delle REE nella
fluoro-edenite di reazione, nel clinopirosseno, nel plagioclasio e nell’apatite.
le Terre Rare intermedie e pesanti. Il clinopirosseno in trasformazione, inoltre, è il
minerale con contenuto maggiore in HREE. La fluoro-edenite di reazione mostra un
andamento differente con un arricchimento in Terre Rare leggere, in particolare del La
e Ce, ed un graduale decremento nelle Terre Rare intermedie e Pesanti, ad eccezione
dell’Yb. Inoltre nell’andamento della fluoro-edenite, a differenza degli altri due, non
è molto evidente l’anomalia negativa dell’Eu. L’andamento differente mostrato dalla
fluoro-edenite di reazione, come si vedrà in seguito, non è spiegabile attraverso il solo
contributo del clinopirosseno.
In figura 7.17 sono mostrati gli elementi minori nella fluoro-edenite di reazione.
La fluoro-edenite, per esempio, mostra rispetto al clinopirosseno un contenuto anomalo principalmente in bario (1458 ppm), rubidio e stronzio, ed un arricchimento seppur minore in zirconio. Le analisi della fluoro-edenite prismatica effettuate attraverso
la Microsonda ad Ablazione Laser (LA-ICP-MS) sono riportate in Appendice. Altri
elementi, come ad esempio lo scandio ed il cromo, fra gli elementi minori ed il titanio,
fra i maggiori, mostrano un contenuto analogo a quello del clinopirosseno. Lo Zn nell’anfibolo è presente con un alto contenuto; questo è visibile anche nel clinopirosseno
134
Capitolo 7
in trasformazione dove tende ad aumentare. Il suo valore sembra concorde con quello
dell’olivina, più che con quello del clinopirosseno, che ne contiene in misura minore.
L’arsenico nell’anfibolo mostra contenuti variabili fino ad arrivare a circa 900 ppm;
questo valore è probabilmente dovuto all’apatite che in questa roccia contiene arsenico, fino a 6000 ppm circa. L’Yb e lo Zr aumentano sia nel pirosseno in trasformazione
che nell’anfibolo, mostrando però un contenuto maggiore rispetto al clinopirosseno; ciò
può esser dovuto in parte al clinopirosseno ed in parte alle apatiti.
I contenuti anomali di alcuni elementi minori ed in traccia, cosı̀ come visto per
le REE, sono spiegabili attraverso il contributo di altri minerali alla reazione per la
formazione della fluoro-edenite. Nel grafico 7.18 sono proiettati gli andamenti delle
Terre Rare delle fasi presenti in associazione con il clinopirosseno.
L’arricchimento dell’anfibolo in LREE, soprattutto in lantanio, è spiegabile attraverso il contributo della fluorapatite. Infatti comparando i due grafici si nota che
l’anfibolo ha un andamento in REE molto simile a quello della fluorapatite e del plagioclasio; quest’ultimo però mostra contenuti in Terre Rare molto bassi. La fluorapatite,
invece, ha un arricchimento in LREE, in particolare il La e il Ce e Nd, che sono anche
arricchiti nella fluoro-edenite, mentre emerge un impoverimento in HREE. Il Gd e il
Dy mostrano un aumento rispetto alle REE intermedie proprio come nella fluorapatite. L’europio mostra un contenuto maggiore nell’anfibolo e questo porterebbe ad
ipotizzare che ci sia stato il contributo positivo del plagioclasio.
Il plagioclasio d’altra parte mostra anch’esso un andamento simile a quello dell’anfibolo, ad eccezione dell’anomalia positiva dell’europio, ma ha un contenuto troppo basso in terre rare per aver influito sul suo andamento. Analogamente in figura
7.19, è possibile vedere l’andamento di alcuni elementi minori nella fluoro-edenite, nel
clinopirosseno, nella fluorapatite, nel plagioclasio.
La fluoro-edenite presenta rispetto al clinopirosseno un maggior contenuto di Na,
Rb, Sr, Zr e Ba; se ipotizziamo che ci sia stato un contributo da parte di altre fasi
minerali, possiamo esaminare i dati sugli elementi che si trovano arricchiti nelle altre
fasi. Elementi quali il bario, il sodio, lo stronzio e lo zirconio possono derivare dal plagioclasio e dalla fluorapatite. Infine il fluoro, anche se non rappresentato, deriva dalla
fluorapatite. Quindi l’anfibolo per formarsi ha avuto bisogno di elementi compatibili
con la sua struttura e derivanti principalmente dalla reazione con il clinopirosseno, la
fluoroapatite, il plagioclasio e l’olivina.
I dati ottenuti finora quindi, portano ad ipotizzare che la formazione dell’anfibolo
derivi dalla reazione di più fasi preesistenti. In tal modo, la fluoro-edenite per la
7.5 La fluoro-edenite di reazione all’interno della roccia
135
Figura 7.19: grafico in cui sono riportate le analisi effettuata attraverso la LA-ICP-MS di
alcuni elementi minori nella fluoro-edenite di reazione, nel clinopirosseno, nel plagioclasio e
nell’apatite
CaMgSi2 O6
+ (Ca, Na)[Al, Si]4 O8
+ 2 Mg2 SiO4
cpx
plag
ol
fluido
+ 2 F −−−→
NaCa2 Mg5 (AlSi7 )O22 F2
F-ed
sua formazione avrebbe ricevuto il magnesio attraverso l’olivina, il fluoro attraverso la
fluorapatite, il sodio e l’alluminio dal plagioclasio, il ferro ed il calcio dal clinopirosseno.
Pertanto, la fluoro-edenite avrebbe sostiuito il clinopirosseno attraverso una reazione ideale di questo tipo:
Le analisi degli elementi minori, in traccia e REE supportano questa ipotesi di
reazione.
La fluoro-edenite si trova arricchita in elementi quali bario e stronzio, arricchiti
nel plagioclasio; invece mostra contenuti in Sc, Ti, Yb e Zr tipici del clinopirosseno.
La sorgente di fluoro per la fluoro-edenite può essere derivata dalla fluorapatite. Per
quanto riguarda le Terre Rare, la fluoro-edenite mostra arricchimenti maggiori in Terre
Rare Leggere e minori in Terre Rare Pesanti, non spiegabili con il contributo esclusivo
del clinopirosseno ma con la partecipazione della fluorapatite.
136
Capitolo 7
7.6
Esperimenti preliminari a P e T controllate
Durante il progetto di ricerca sono stati effettuati alcuni esperimenti preliminari a pressione e temperatura controllata attraverso lo strumento TZM, presente nel laboratorio
HTHP, presso il nostro Dipartimento di Scienze della Terra, allo scopo di comprendere il processo di formazione che ha originato la fluoro-edenite. Gli esperimenti sono
stati effettuati preparando un campione costituito da lava benmoreitica inalterata e
macinata e, a cui è stato aggiunto il fluoro sia come di NH 4 F che come di CaF2 . Il
materiale di partenza cosı̀ preparato è stato messo in una capsula di platino ed infine
è stato messo in forno a 110 C. La preparazione del campione ha richiesto un’attenzione particolare nel calcolo del peso e nell’aggiunta del fluoro. Il contenuto di fluoro
aggiunto alla roccia è stato calcolato sulla base del contenuto di tale elemento nella
roccia naturale sia inalterata (circa 500 ppm) che alterata (circa 3000 ppm).
Un primo esperimento è stato condotto sul campione a cui è stato aggiunto fluoro
sottoforma di NH4 F, facendo risalire la temperatura fino a 1200 C, ad una P=500bar;
la temperatura in seguito è stata fatta scendere a circa 850 C con un gradiente di
10 C/h. Il campione è stato estratto dalla capsula per preparare una sezione sottile. Alla temperatura a cui è stato portato il campione (850 C), che rappresenta la
temperatura prosssima al solidus del sistema, la sola fase del sistema che si è formata
portatore di fluoro è la fluoroflogopite, la cui composizione ha mostrato un alto contenuto in ferro. In natura la fluoroflogopite è presente nelle cavità e nelle fratture delle
lave benmoreitiche in associazione con la fluoro-edenite, anche se presenta un contenuto
in ferro più basso. Questi risultati preliminari indicano, pertanto, che la fluoroflogopite naturale non è magmatica, ma probabilmente di origine metasomatica. Ulteriore
esperimenti, sono stati condotti sempre con aggiunta di fluoro, come NH4 F. In questo
caso la temperatura iniziale è stata portata a 1030 C ed una P=500bar, non portando
a fusione completa il campione, con un gradiente di 0.5 C/h, ma portandolo a parziale
fusione; la temperatura è stata portata dopo circa due ore a 970 C e mantenuta per
circa 72 ore in modo da ottenere un accrescimento dei cristalli. La capsula è stata
quindi raffreddata attraverso il quenching.
Il campione è stato estratto dalla capsula per preparare una sezione sottile. La
sezione analizzata al Microscopio Ottico Polarizzatore mostra una porzione microcristallina ed una porzione vetrosa in cui si sono formate delle fasi di neoformazione.
L’analisi petrografica mostra la presenza di plagioclasio e anfibolo immerso in una pasta di fondo vetrosa (figura 7.20). La sezione sottile è stata analizzata alla Microsonda
7.6 Esperimenti preliminari a P e T controllate
137
50 µm
Cx 7
Figura 7.20: sezione sottile sperimentale in cui sono visibili fasi di neoformazione, quali
plagioclasio, anfibolo; inoltre è mostrata l’analisi alla microsonda elettronica di un cristallo,
denominato cx7, che mostra la composizione dell’anfibolo.
Elettronica. In figura 7.20 è mostrata l’analisi di un cristallo, denominato cx7, che ha
rivelato la composizione della fluoro-edenite.
Allo scopo di determinare il campo di stabilità della fluoro-edenite di Biancavilla, e
quindi fornire indicazioni sull’origine di tale minerale in questi prodotti, sarà necessario
effettuare ulteriori esperimenti a T e P controllate.
138
Capitolo 7
Capitolo 8
Discussione dei caratteri
mineralogici e genetici degli anfiboli
di fluoro
8.1
Introduzione
In questo lavoro l’attenzione è stata particolarmente rivolta al processo che ha interessato le lave benmoreitiche dalla messa in posto del doma, fino all’azione metasomatica
che ha portato alla formazione degli anfiboli di fluoro.
Per risalire ai caratteri del fuso che ha interagito con i prodotti preesistenti per dare
origine a mineralizzazioni secondarie o di nuove formazioni, è necessario uno studio
approfondito dei minerali che costituiscono le associazioni primarie e le associazione
secondarie delle rocce stesse.
Una chiara indicazione della presenza di un processo secondario, derivante dall’alterazione delle rocce primarie, è data dal cambiamento di colore della massa rocciosa
rispetto all’originale, e dipendente quest’ultimo dalle differenti associazioni mineralogiche che si vengono a formare.
Lo studio delle lave inalterate serve a descrivere le paragenesi primarie, le quali, associate allo studio delle rocce alterate, permettono di comprendere l’evoluzione
del processo alterativo ed il meccanismo di formazione dei minerali. Pertanto è stato necessario uno studio particolareggiato sia dei prodotti primari che di quelli secondari, molto spesso reso difficoltoso dalla obliterazione dei prodotti, in segito alla
metasomatizzazione.
Al fine di raggiungere gli scopi suddetti, sono stati affrontati i seguenti punti di
139
140
Capitolo 8
maggiore interesse: le associazioni mineralogiche secondarie, la presenza della fluoroedenite, l’individuazione di altri anfiboli di fluoro. In particolare, nello studio degli
anfiboli ci si è soffermati su alcuni caratteri importanti quali la morfologia, la composizione chimica e lo stato di ossidazione del ferro, relativamente agli aspetti mineralogici
e genetici, mentre per quanto riguarda gli aspetti ambientali, è stata presa in considerazione la diffusione di tali minerali nell’area di Biancavilla ed in zone limitrofe al fine
di una corretta valutazione del rischio presente e fututo.
8.2
8.2.1
Caratteri mineralogici
Confronto fra le differenti morfologie degli anfiboli riscontrate nelle associazioni secondarie
Le caratteristiche fisiche e chimiche della roccia ospite, rappresentata dalla benmoreite, e le caratteristiche del fluido, rappresentato dall’associazione di minerali di neoformazione, sono di fondamentale importanza nella deposizione degli anfiboli di fluoro
presenti nell’area.
Le variabili in gioco, in questo sistema, sono rappresentate principalmente dalla temperatura, dalla composizione della roccia ospite e del fluido, e dal tempo di
residenza nel sistema del fluido stesso.
La natura dell’incassante influisce sulla cristallizzazione e l’accumulo dei minerali;
fratture, cavità e porosità diffusa sono parametri che condizionano la deposizione dei
minerali. Il movimento dei fluidi è favorito dalla presenza di aperture, fratture, porosità e permeabilità [Bateman, 1951]. Il sistema radicato di dicchi e domi lavici in
località Il Calvario [Romano, 1982], costituisce un ottimo sistema nel quale le soluzioni
possono circolare con estrema facilità. Le fratture e le porosità dei prodotti brecciati
costituiscono linee di distribuzione in cui le soluzioni trasportano i costituenti chimici
per la successiva deposizione dei minerali di neoformazione.
La deposizione di minerali di neoformazione avviene, pertanto, nelle vene e nelle
fratture presenti nel doma, dove si osservano mineralizzazioni particolari. Nel doma
in località Il Calvario, l’associazione mineralogica secondaria mostra una zonazione,
con una variazione sistematica delle associazioni e delle tessiture, non sempre visibili
e riconoscibili ad occhio nudo. Cristalli ben formati con facce ben sviluppate di dimensioni millimetriche sono interpretati come conseguenti una crescita indisturbata da
raffreddamento lento del fuso, il quale riempie le cavità della roccia ospite [Bateman,
8.2 Caratteri mineralogici
141
1951]. L’associazione riscontrata, presente nell’area corrispondente al centro del doma,
mostra minerali con abito ben sviluppato quali la fluoro-edenite, l’ematite, la pseudobrookite, e la fluoroflogopite. In queste mineralizzazioni, la fluoro-edenite mostra una
morfologia che varia da prismatica ad aciculare a fibrosa.
I prodotti autobrecciati del doma costituiscono, invece, un sistema differente; in
questo caso i pori del materiale fine autobrecciato rappresentano piccoli pori disponibili, favorevoli alla deposizione veloce di fluidi che raffreddano immediatamente. Le
brecce vulcaniche, infatti, costituiscono un sistema poroso, in cui, a causa della permeabilità dispersa, le soluzioni mineralizzanti non si accumulano ed i minerali che
ne derivano risultano dispersi. Nelle porzioni brecciate, che costituiscono la porzione
esterna del doma di Biancavilla (carapace), i minerali di neoformazione si rinvengono
dispersi e con un abito non sviluppato. L’abito fibroso è testimone proprio di una crescita veloce, particolarmente sviluppata in una sola direzione preferenziale, avvenuta
ad alta temperatura e con un brusco abbassamento termico. In letteratura viene riportato generalmente che i minerali fibrosi si rinvengono nelle vene con fibrille parallele
e trasverse alla direzione di allungamento della vena [Zoltai, 1981]. L’autore sostiene
che la crescita del cristallo può esser limitata alla direzione di minor pressione, mentre
Peacock [1928] riconosceva l’importanza del rilascio della pressione come causa della
cristallizzazione fibrosa, pur mettendo in primo piano come causa della cristallizzazione
fibrosa, il controllo che la superficie di confine esercita sull’orientazione delle strutture
dei minerali fibrosi.
Nel caso dei prodotti in località Il Calvario, i minerali con abito fibroso non sono
presenti in vene o fratture, bensı̀ nelle porzioni brecciate, costituite da materiale fine
e poroso. Di conseguenza, l’abito fibroso dovrebbe essere, in questo caso, il risultato
di una crescita molto veloce ad alta temperatura, dovuta ad una risalita repentina dei
fluidi caldi e conseguentemente ad un veloce abbassamento di pressione (rilascio della
pressione).
Le variazioni morfologiche riscontrate negli anfiboli di fluoro dovrebbero essere legate a differente velocità di crescita del minerale. La velocità di raffreddamento influenza
la morfologia e in minor modo la composizione; di conseguenza, la presenza prevalente
di un minerale fibroso rispetto ad uno prismatico dipende principalmente dal tempo
di stazionamento del fluido nel sistema di cristallizzazione.
142
Capitolo 8
8.2.2
La fluoro-edenite di reazione e la fluoro-edenite di diretta precipitazione dai fluidi
Nell’area di Biancavilla i cristalli di fluoro-edenite di diretta precipitazione dei fluidi
si rinvengono in due tipi di giacitura: nei prodotti di concrezione ed in quelli autobrecciati. Una fluoro-edenite di reazione si rinviene, invece, nelle rocce parzialmente
alterate.
In tabella 8.1 sono riportati i campioni nei quali è stata rinvenuta la presenza della
fluoro-edenite di diretta precipitazione dei fluidi con morfologia prismatica e fibrosa, e
della fluoro-edenite di reazione.
Mentre nella cristallizzazione di minerali di neoformazione gioca un ruolo fondamentale la presenza di fratture e cavità in cui circolano i fluidi e le soluzioni, nella
formazione di un minerale a spese di un altro (sostituzione), la composizione chimica
del sistema assume invece un ruolo prevalente.
8.2.3
La fluoro-edenite di reazione
La circolazione di fluidi nelle rocce può comportare o la precipitazione diretta di cristalli
dal fluido stesso o la sostituzione di minerali primari con altri di nuova formazione.
Durante un processo metasomatico, la sostituzione è uno dei più importanti modi
di formazione di alcuni minerali; tale processo avviene generalmente alle alte e medie
temperature e solo in misura minore alle basse temperature.
Nelle rocce benmoreitiche alterate di Biancavilla si rinviene la fluoro-edenite come processo di trasformazione del clinopirosseno. Questo minerale mostra, come già
evidenziato nel capitolo precedente, un contenuto in elementi minori ed in traccia
anomalo.
Nella sostituzione, la crescita di un nuovo minerale è in stretta relazione con la
scomparsa dell’altro.
Nel caso specifico il pirosseno augitico, presente in queste lave alterate, risulta parzialmente sostituito dall’anfibolo; ciò è stato evidenziato nei prodotti presenti al centro
della cava, che corrisponde anche al centro del doma, dove si individuano anche numerose fratture che hanno permesso l’estensione del fenomeno di metasomatizzazione. In
queste rocce il fluido potrebbe aver agito solo per diffusione, attraverso l’innalzamento
della temperatura, senza l’apporto diretto di nutrienti.
nelle sue differenti morfologie.
Campioni
1P-2P-3P-4P-5P
Zona
Tipologia
Analisi effettuate
Presenza della fluoro-edenite
A
lava metasomatizzata
MO, EMPA, SEM-EDS, LA-ICP-MS
F-ed di diretta precipitazione (prismatica) e la F-ed di reazione
-
6P
A
lava inalterata
MO, EMPA, LA-ICP-MS
1L, 2L, 4L
A
lava inalterata
MO, EMPA
-
3L
A
lava metasomatizzata
MO, EMPA
-
fine
A
lava autobrecciata
MO, SEM-EDS
5L
B
lava metasomatizzata
MO
-
6L,6F
B
lava autobrecciata
MO, SEM-EDS
-
7s
C
piroclastiti
MO
-
8L, 10L
D
lava inalterata
MO, EMPA
-
9L
D
lava metasomatizzata
MO, EMPA
-
8F, 10F
D
lava autobrecciata
MO, SEM-EDS
F-ed di diretta precipitazione (fibrosa)
F-ed di diretta precipitazione (fibrosa)
Mob
F
lava autobrecciata
MO, SEM-EDS
17L, 18L, 19L, 19L2
L
lava inalterata
MO, EMPA, SEM-EDS, LA-ICP-MS
-
19F
L
lava autobrecciata
MO, SEM-EDS, ICP-MS
F-ed di diretta precipitazione (fibrosa)
21L
N
lava inalterata
MO, EMPA
-
22L
N
lava autobrecciata
MO, SEM-EDS
-
25L
P
lava inalterata
MO, EMPA
-
26L
P
lava autobrecciata
MO, SEM-EDS
-
27L
Q
lava inalterata
MO, EMPA
-
27F
Q
lava autobrecciata
MO, SEM-EDS, ICP-MS
F-ed di diretta precipitazione (fibrosa)
SS
R
lava autobrecciata
MO, SEM-EDS, ICP-MS
F-ed di diretta precipitazione (fibrosa)
8.2 Caratteri mineralogici
Tabella 8.1: tabella riassuntiva in cui vengono indicati i campioni analizzati, il tipo di analisi effettuate e la presenza della fluoro-edenite
143
144
Capitolo 8
Infatti, le variazioni composizionali all’interno dell’anfibolo di neoformazione so-
no imputabili alla partecipazione di altre fasi in associazione con il clinopirosseno,
piuttosto che al fluido che avrebbe dovuto cedere elementi diversi da quelli presenti.
La formazione della fluoro-edenite, espressa attraverso una formula ideale, potrebbe
essere indicata nel modo seguente:
CaMgSi2 O6
+ (Ca, Na)[Al, Si]4 O8
+ 2 Mg2 SiO4
cpx
plag
ol
fluido
+ 2 F −−−→
NaCa2 Mg5 (AlSi7 )O22 F2
F-ed
La reazione del clinopirosseno, olivina e plagioclasio, porterebbe alla formazione
della fluoro-edenite, grazie anche all’intervento della fluorapatite per l’apporto del F.
Nel recente lavoro di Floss et al. [2006] la formazione dell’anfibolo all’interno di
una meteorite viene imputato ad una reazione, simile a quella ipotizzata per Biancavilla, attraverso la quale si ha la formazione della fluoro-edenite e di abbondante
ortopirosseno. Secondo questi autori, la reazione potrebbere essere la seguente:
2 CaMgSi2 O6
+ NaAlSi3 O8
+ 3 Mg2 SiO4
cpx
albite
ol
+ 2 F −−→
NaCa2 Mg5 (AlSi7 )O22 F2
3 MgSiO3
F-ed
opx
La tessitura nella meteorite è simile a quella delle lave benmoreitiche di Biancavilla;
al suo interno, infatti, sono presenti grani costituiti, in alcuni casi, da ortopirosseno,
olivina e plagioclasio ed in altri da anfibolo, clinopirosseno, plagioclasio, olivina e raro
ortopirosseno. In questi glomeri, la fluoro-edenite sostituisce il clinopirosseno attraverso una reazione nella quale diopside, olivina e plagioclasio hanno formato fluoro-edenite
ed enstatite. La sorgente di fluoro potrebbe essere rappresentata, secondo questi autori,
dalla fluorapatite.
La differenza sostanziale tra il processo di sostituzione avvenuto nella meteorite di
Hammadah al Hamra 193, rinvenuta in Libia, e quello di Biancavilla, è che in quest’ultimo caso l’ortopirosseno di nuova formazione è poco rappresentato nel prodotto finale
in cui è abbondante, invece, l’anfibolo; ciò dimostra una più bassa partecipazione della
componente ferro-magnesiaca nella reazione stessa, rispetto a quella che invece avviene
nella meteorite.
Gli esperimenti preliminari eseguiti nel laboratorio HPHT di questo Dipartimento,
hanno fornito interessanti informazioni, come già riportato nel capitolo precedente.
I primi risultati indicano che la fluoro-edenite può formarsi anche dalla benmoreite,
previa aggiunta di F (come NH4 F), ad alte temperature.
8.2 Caratteri mineralogici
145
Tabella 8.2: confronto fra i dati composizionali [%] della fluoro-edenite di Gianfagna &
Oberti [2001] e la fluoro-edenite prismatica e quella fibrosa di questo lavoro.
Gianfagna and Oberti
F-ed prismatica
F-ed fibrosa
(2001)
SiO2
52.92
50.11 - 54.04
52.38 - 57.37
Al2 O3
3.53
2.97 - 5.1
3.08 - 4.68
TiO2
0.29
0.01 - 0.80
0.37 - 0.89
FeOtot
2.6
1.93 - 2.83
3.05 - 5.76
MnO
0.46
0.36 - 0.67
0.33 - 0.78
MgO
22.65
21.43 - 24.11
17.38 - 22.88
CaO
10.83
10.23 - 11.44
8.49 - 11.91
K2 O
0.84
0.68 - 1.01
0.66 - 1.14
Na2 O
3.2
2.86 - 3.48
2.36-3.71
F
4.35
4.04 - 4.76
4.5
Cl
0.07
0.04 - 0.16
0.06 - 0.12
Tot
101.74
-
-
F,Cl=O
-1.83
-
-
ToT
99.88
-
-
8.2.4
La fluoro-edenite di diretta precipitazione
In Tabella 8.2 sono riportate le variazioni composizionali in ossidi maggiori fra la fluoroedenite prismatica riportata in Gianfagna & Oberti [2001] e la fluoro-edenite prismatica
e quella fibrosa analizzate, invece, in questo lavoro. Le fibre di anfibolo, analizzate
attraverso il SEM-EDS, possiedono un’ampia variabilità composizionale, mostrando
un maggior contenuto in SiO2 , FeO, Na2 O rispetto alla fluoro-edenite prismatica ed
un minor contenuto in CaO e MgO.
Il diagramma classificativo degli anfiboli di Leake et al. [1997] ha messo in evidenza
differenze che spostano in alcuni casi la composizione delle fibre verso il campo della
winchite, della richterite e della tremolite.
Nel presente lavoro di dottorato sono stati ottenuti i primi dati composizonali sulle
fibre presenti nei prodotti di Biancavilla. Non essendovi allo stato attuale procedure
d’indagine che possano fornire campioni arricchiti in fibre al 100%, verranno fornite le prime informazioni chimiche relative a questi campioni che hanno, oltre alla
componente fibrosa, anche il 5-10% di componente feldspatica.
146
Capitolo 8
Figura 8.1: analisi alla LA-ICP-MS delle Terre Rare nella fluoro-edenite prismatica e nei
campioni fibrosi dei campioni 19F e 27F, attraverso la ICP-MS.
La componente fibrosa è stata cosı̀ analizzata attraverso la ICP-MS. Circa 5 mg
di campione sono stati utilizzati per le analisi, le quali, fornendo un valore medio sul
totale del materiale portato in soluzione, potrebbero risultare leggermente ‘inquinati’
dal contenuto di feldspato al loro interno. I campioni 19F e SS possono esser considerati
pressocchè puri, in quanto il feldspato alcalino è presente in bassissime quantità, tali
da non alterare il dato analitico.
Il confronto fra il contenuto in Terre Rare della fluoro-edenite prismatica e quello
delle fibre evidenzia un andamento quasi parallelo tra loro. La fluoro-edenite prismatica
risulta comunque arricchita in Terre Rare rispetto ai campioni fibrosi, pur avendo un
contenuto in La, Ce e Lu quasi paragonabile (figura 8.1).
Il contenuto in elementi minori mostra alcune differenze fra la fluoro-edenite prismatica e la fluoro-edenite fibrosa; nel grafico 8.2 sono proiettati i valori di alcuni
elementi minori. Gli andamenti sono pressocchè paralleli con un arricchimento di Ba,
Sr, Hf e Zr e Rb nei campioni fibrosi ed un impoverimento in Nb e Ta. Il rubidio nella
fluoro-edenite prismatica è molto basso; il rubidio è un elemento che ha un raggio ionico molto grande e nella struttura della fluoro-edenite potrebbe andare a collocarsi nel
8.2 Caratteri mineralogici
147
Figura 8.2: analisi alla LA-ICP-MS di alcuni elementi minori ed in traccia nella fluoro-edenite
prismatica e nei campioni fibrosi 19F e SS attraverso la ICP-MS.
sito A. Durante lo studio chimico-strutturale è emerso che i campioni fibrosi hanno il
sito A con una minor occupanza, rispetto alla fluoro-edenite primatica; in particolare,
il campione 19F nel diagramma classificativo di Leake mostrava un minor contenuto di
Na+K(A), ed è il campione che contiene più rubidio. Il rubidio, invece, non è presente nella fluoro-edenite prismatica e ciò è imputabile alla maggior occupanza da parte
di Na+K nel sito A; inoltre, dallo studio delle associazioni mineralogiche presenti nei
prodotti in studio si può affermare che il rubidio possa entrare nella struttura della
fluoroflogopite piuttosto che in quella dell’anfibolo.
Il contenuto in Zr ed Hf da un lato ed il contenuto di Ta e Nb dall’altro hanno un
arricchimento inverso nella fluoro-edenite prismatica e nelle fibre. Nei campioni fibrosi,
si arricchiscono Zr e Hf e si impoveriscono Nb e Ta, che invece sono rispettivamante
impoveriti ed arricchiti nella fluoro-edenite prismatica. Da quanto riportato in Tiepolo
et al. [2003] emerge che negli anfiboli il contenuto di Zr ed Hf, e Nb e Ta, sia correlato
al contenuto di Mg. La fluoro-edenite prismatica ha un contenuto maggiore in Mg ed
è maggiormente arricchita in Nb e Ta, mentre le fibre mostrano un minor contenuto
in Mg e tendono ad arricchirsi in Nb e Ta (figura 8.2). Il contenuto di Sr e Ba è basso
148
Capitolo 8
sia nella fluoro-edenite prismatica che in quella fibrosa.
Come già più volte riportato, il contenuto di ferro ed il suo stato di ossidazione occupano un ruolo importante nella caratterizzazione degli anfiboli sia ai fini cristallochimici
che per quelli ambientali e sanitari.
Quando una roccia viene interessata da fluidi caldi, si possono verificare una serie di
reazioni fra le rocce incassanti e gli stessi fluidi regolate da parametri chimici e termici:
una di queste reazioni è proprio il processo di ossidazione/riduzione.
L’analisi chimica delle rocce in toto ha evidenziato un maggior contenuto in ferro
totale per le rocce alterate che può raggiungere anche il ∼ 12% in FeO nei campioni
alterati rappresentati dalle ‘concrezioni’. In questi campioni, oltre alla fluoro-edenite,
sono presenti anche l’ematite e la pseudobrookite. Il fluido metasomatizzante doveva
contenere quindi, una maggiore quantità in ferro rispetto alla roccia incassante. La
fluoro-edenite prismatica mostra un contenuto in ferro mediamente intorno a ∼ 3% in
FeO, mentre le fibre mostrano un contenuto variabile, anche più alto. Il campione SS
ha un contenuto medio in ferro totale basso, ∼2%, mentre i campioni 19F e 27F hanno
un contenuto medio di ∼ 3% ed ∼ 4%, rispettivamente.
Lo stato di ossidazione del ferro sembra essere, insieme alla morfologia, il fattore
più importante per l’instaurarsi del mesotelioma pleurico. Il confronto delle analisi
effettuate sulle rocce in toto e sulla fluoro-edenite prismatica e la fluoro-edenite fibrosa
mostrano un contenuto differente in ferro totale ed in Fe3+ /Fetot . Le rocce con le
concrezioni mostrano un contenuto esclusivo in ferro ferrico e ciò viene confermato dalla
associazione mineralogica secondaria presente (capitolo 6); le porzioni brecciate del
dicco, invece, mostrano contenuti di ferro ferrico e ferro ferroso variabile. Il campione
di roccia SS mostra un contenuto quasi esclusivo in ferro ferrico, mentre il campione
27F ha un contenuto di ferro ferroso di 6.76% e di ferro ferrico di 2.94%. Il campione
19F mostra, infine, un contenuto molto alto in ferro ferrico di 5.47% e un contenuto di
ferro ferroso di 1.32%.
Le analisi al Mössbauer hanno mostrato che il campione SS e la fluoro-edenite
prismatica contengono solo ferro ferrico, mentre i campioni 19F ed 27F contengono
differenti concentrazioni di ferro ferrico e ferro ferroso. Le fibre 19F e 27F mostrano
oltre ad un contenuto più alto in ferro, anche differenti condizioni dello stato di ossidazione. Lo stato di ossidazione del ferro nelle fibre è imputabile alla differente fugacità
dell’ossigeno. Le analisi chimiche della roccia in toto, le analisi della fluoro-edenite
prismatica e fibrosa e dei minerali in associazione sono concordi con un ambiente in cui
la fugacità dell’ossigeno era variabile. La fluoro-edenite prismatica ed il campione di
8.3 Caratteri genetici
149
fibre SS, in particolare si sono formate in condizioni di alta fugacità di ossigeno, mentre
i campioni 19F e 27F si sono formati in condizioni di fugacità più bassa. Nel sistema
radicato di dicchi e domi lavici di Biancavilla, le variabili in gioco più importanti sono
rappresentate da: temperatura, tempo di stazionamento dei fluidi, composizione e da
altri fattori non meno importanti quali ad esmpio il pH della soluzione circolante.
8.3
Caratteri genetici
Per arrivare a definire il processo che ha portato alla formazione dei minerali di neoformazione, occorre conoscere la natura della roccia ospite, in particolare la sua mineralogia, la sua composizione chimica, nonchè le condizioni fisiche, rappresentate dal
grado di fratturazione e dalla porosità dei prodotti. Inoltre, occorre conoscere la natura del deposito secondario, il possibile stato del fluido/gas/fuso che ha portato alla
sua formazione, la sua composizione chimica e le possibili condizioni termodinamiche
di temperatura e pressione.
Nel corso di questa ricerca sono stati studiati i prodotti affioranti nell’area di Biancavilla ad un duplice scopo: caratterizzare la fluoro-edenite e gli anfiboli di fluoro
presenti nell’area, e comprendere l’origine dei depositi secondari.
I dati ottenuti in questa ricerca provengono dallo studio della roccia primaria e
della roccia metasomatizzata, dallo studio delle fasi in associazione secondaria, e dallo
studio degli anfiboli di fluoro.
Lo studio minero-petrografico e chimico delle rocce in toto, ha portato alla caratterizzazione dei prodotti primari e secondari, evidenziando le differenze fra le rocce
inalterate e quelle alterate. Il comportamento degli elementi maggiori, minori ed in
traccia nelle rocce analizzate è particolarmente rilevante per l’interpretazione all’interno del singolo campione e fra i diversi gruppi studiati (capitolo 5). Le analisi chimiche
elaborate della roccia in toto portano ad ipotizzare che il fluido che ha metasomatizzato i prodotti del doma lavico di Biancavilla derivi dalla differenziazione del magma
dal quale si è formato il doma. Le rocce alterate, infatti, presentano rispetto alle rocce
inalterate un arricchimento in elementi quali SiO2 e FeO, Terre Rare ed elementi incompatibili, che porterebbe a ritenere queste rocce termini differenziati rispetto alle lave
benmoreitiche. I dati chimici sono confermati anche dallo studio minero-petrografico
delle fasi in associazione. La fluorapatite, ad esempio, è una fase presente in paragenesi primaria ed in associazione secondaria. Il confronto fra queste ha mostrato un
maggior arricchimento di Terre Rare, fluoro, cloro e la presenza di elementi incompa-
150
Capitolo 8
= roccia alterata
= roccia inalterata
Figura 8.3: La2 O3 /Ce2 O3 e del in alcuni cristalli rappresentativi di fluorapatite presenti sia
nella roccia inalterata che in quella alterata.
tibili, quali l’arsenico, nelle apatiti di neoformazione. In figura 8.3 sono proiettate le
analisi realtive al contenuto di lantanio e cerio nelle fluoro-apatiti presenti nella lava
benmoreitica inalterata e quelle nella roccia alterata. Le analisi con maggior contenuto
in lantanio e cerio appartengono alla roccia alterata e occupano un campo differente
rispetto a quelle inalterate, che mostrano un basso contenuto in questi due elementi.
La fluorapatite come fase di neoformazione presenta un arricchimento in Terre Rare.
Le analisi chimiche inerenti i prodotti alterati presenti come concrezioni, in associazione con la fluoro-edenite prismatica, mostrano, pur avendo lo stesso arricchimento
in alcali, Na2 O e K2 O, FeO, F ed altri elementi incompatibili, un minor contenuto in
SiO2 ed in Terre Rare (capitolo 5). Nel diagramma TAS, infatti, il differente contenuto di alcali e silice già evidenziava tali differenze (figura 8.4). I due gruppi di rocce
alterate mostrano entrambi un arricchimento in alcali rispetto alle lave benmoreitiche
inalterate, ma le concrezioni mostrano un impoverimento in silice, mentre le porzioni
brecciate un arricchimento. La diminuzione relativa in SiO2 ed in Terre Rare potrebbe
essere imputabile alla presenza di rocce inalterate ed incassanti primitive rispetto a
quelle benmoreitiche, oppure ad un processo di metasomatizzazione molto complesso.
8.3 Caratteri genetici
151
16
14
Phonolite
12
Tephri-phonolite
Na2O+K2O wt%
Trachite
10
Foidite
Phono-
Benmoreite
8
Tephrite
Rhyolite
Mugearite
6
Hawaiite
4
Basanite
Basaltic
andesite
Basalt
2
Picrobasalt
Dacite
Andesit
0
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
SiO2 wt%
Figura 8.4: diagramma classificativo TAS in cui sono proiettati i valori della silice rispetto
agli alcali per i tre gruppi di rocce analizzate.
La metasomatizzazione ha obliterato i caratteri primari delle rocce rendendo complessa
la determinazione della natura dei prodotti.
Lo studio dei minerali di neoformazione ha evidenziato la presenza di associazioni
mineralogiche differenti riscontrate nei prodotti metasomatizzati. Nelle concrezioni, in
associazione con la fluoro-edenite prismatica, si rinviene: la fluoroflogopite, la fluorapatite con arsenico, l’ematite, la pseudobrookite, il clinopirosseno e il plagioclasio. Nei
prodotti autobrecciati, in associazione con la fluoro-edenite fibrosa si rinvengono: la
fluorapatite, l’ematite, il clinopirosseno, l’ortopirosseno, il feldspato alcalino. Le differenti associazioni riscontrate sono il prodotto di tempi diversi di raffreddamento dei
fluidi, dati dai differenti tempi di stazionamento, che avrebbero permesso la formazione
progressiva dei minerali in associazione secondaria. Non sono state riscontrate evidenze di elementi chimici o fasi di neoformazione che possano rappresentare il prodotto
di un fluido o di un fuso esterno al sistema, che ha dato origine al doma lavico di
composizione benmoreitica e al suo prodotto di differenziazione.
La particolare associazione mineralogica di neoformazione, anidra e ricca in fluoro,
suggerisce che la fluoro-edenite possa derivare da diretta precipitazione di un fluido
ricco in fluoro, Terre Rare ed in altri elementi incompatibili. Inoltre, si può affermare
152
Capitolo 8
che la fluoro-edenite di reazione, presente nelle rocce parzialmente metasomatizzate,
derivi da un processo di sostituzione causato dall’influenza della temperatura elevata dei fluidi che comunque non sembrano aver interagito direttamente con le rocce
circostanti.
Le variazioni composizionali evidenziate fra la fluoro-edenite prismatica e quella
fibrosa, sono dovute invece, al complesso processo di formazione, ovvero a differenti
condizioni nella cinetica di cristallizzazione, in particolare la velocità di raffreddamento.
Capitolo 9
Discussioni dei caratteri ambientali
9.1
Introduzione
Il rinvenimento nell’area di Biancavilla, negli ultimi anni, di alcuni casi di mesotelioma
pleurico non legato ad esposizione professionale ad amianto ha suggerito uno studio
a carattere ambientale ed epidemiolologico dell’area. Studi preliminari effettuati in
collaborazione tra il Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università degli Studi di
Roma ‘La Sapienza’ e l’Istituto Superiore di Sanità, hanno evidenziato nell’area una
contaminazione dovuta a fibre anfiboliche non legate ad una specifica attività lavorativa. Attraverso indagini successive di tipo mineralogico, è stato possibile evidenziare
la presenza di fluoro-edenite all’interno della cava in località Il Calvario, rinvenuta
per la prima volta in questa località. Attraverso un esteso campionamento dei litotipi
affioranti, la presenza della fluoro-edenite è stata rinvenuta in quattro siti principali.
Le fibre anfiboliche di fluoro-edenite sono anche state ritrovate negli intonaci delle case di Biancavilla, nel particolato atmosferico, e in alcuni reperti autoptici di pazienti
deceduti per mesotelioma pleurico [Di Paola et al., 1996].
I risultati di questo studio suggeriscono per l’area di Biancavilla una diffusione delle
fibre maggiore rispetto ai siti di rinvenimento naturali di questo minerale.
Alcuni provvedimenti locali quali, la chiusura della cava in località Il Calvario, la
pavimentazone delle strade non ancora asfaltate, la messa in sicurezza della cava stessa,
hanno permesso che la situazione ambientale gradualmente potesse migliorare [Bruni
et al., 2006].
153
154
Capitolo 9
Figura 9.1: perimetro del Sito di Interesse Nazionale di Biancavilla riportato nel D.M.
18.07.2002, G. U. n.231 del 2.10.2002
9.2 I minerali fibrosi presenti nell’area di Biancavilla
155
Durante questa ricerca, sono state effettuate anche alcune indagini preliminari in
aree limitrofe a Biancavilla,dove sono presenti domi lavici simili, come ad esempio,
Santa Maria di Licodia e Ragalna, due località a circa 20 km da Biancavilla, al fine di
evidenziare l’eventuale presenza di anfiboli fibrosi di fluoro anche in queste località.
In letteratura, inoltre, viene riportata la presenza di un minerale, denominato ‘xifonite’ nei pressi di Acitrezza, simile alla fluoro-edenite [Platania, 1883]. Tali evidenze
porterebbero ad ipotizzare per la fluoro-edenite una maggiore estensione e diffusione
della sua presenza nell’area etnea, rendendo necessarie, quindi, ulteriori indagini estese
a tutto il complesso vulcanico Etneo.
9.2
I minerali fibrosi presenti nell’area di Biancavilla
Nel 2001, in seguito alla presenza del mesotelioma pleurico, Biancavilla è stata resa ‘Sito
di Interesse Nazionale’ e come riportato nel decreto legislativo D.M. 18.07.2002, G. U.
n.231 del 2.10.2002, ne è stato definito un perimetro a rischio. In figura 9.1 è riportato
il confine del perimetro, pubblicato in G.U., il quale sembra seguire, attraverso la
sua delimitazione, un criterio di carattere ‘urbanistico’ e non tipo ambientale, come
ci si sarebbe aspettato da questo tipo di situazione locale. In realtà la pubblicazione
di questo sito è servita a permettere l’inizio delle procedure di messa in sicurezza e
bonifica dell’area di Biancavilla contaminata.
Un’indagine ambientale, effettuata in collaborazione con l’Istituto Superiore di Sanità, ha riguardato lo studio degli intonaci degli edifici di Biancavilla, del particolato
atmosferico e di alcuni reperti autoptici di pazienti deceduti per mesotelioma pleurico,
al fine di verificare la presenza di fibre anfiboliche nelle tre tipologie di campionamento
dell’area e paragonarne, quindi, le caratteristiche mineralogiche, con quelle riscontrate
nelle formazioni geologiche naturali (lave benmoreitiche). E’ stato eseguito il prelievo
di campioni di intonaco e malte su circa 48 edifici, presenti sia nel vecchio centro storico della città che nelle zone di recente costruzione, raccogliendo campioni degli edifici
costruiti fra gli anni ’50 e gli anni ’90. Questo periodo corrisponde a quello di maggior
costruzione ed uso del materiale incoerente, e il materiale utilizzato per la preparazione
di questi campioni deriva esclusivamente dalla cava in località Il Calvario. In questi
campioni è stata rinvenuta la presenza di fibre anfiboliche con la composizione della
fluoro-edenite, e il 71% del materiale analizzato è risultato contaminato dalle fibre,
156
Capitolo 9
Figura 9.2: fibre di anfibolo fluoro-edenite rinvenuta in un campione di intonaco prelevato
in un muro dei 48 edifici di Biancavilla presi in considerazione [Bruni et al., 2006].
con una concentrazione che varia da poche centinaia, fino a 4000 fibre/mg di campione
(figura 9.2)[Bruni et al., 2006].
I campioni di particolato atmosferico sono stati raccolti dividendo l’area di Biancavilla in cinque parti come in figura 9.3 e 27 filtri con tale particolato, sono stati
analizzati attraverso il SEM-EDS.
Le fibre anfiboliche sono state rinvenute in 20 filtri e la loro concentrazione varia
da 1 a 20 fibre/l (figura 9.4A), rispettivamente D ed E nella figura 9.3. Le aree in cui
questi filtri hanno mostrato una presenza maggiore di fibre sono la zona nord/nordest e a sud/sud-est. Queste aree sono caratterizzate da un elevato numero di strade
ancora non asfaltate [Bruni et al., 2006]. Fibre anfiboliche sono anche state rinvenute
nel parenchima di una donna di ottantasei anni, deceduta in seguito al mesotelioma
pleurico (figura 9.4B). La donna era una casalinga, vissuta per tutta la vita nel paese
di Biancavilla, pertanto mai esposta professionalmente all’amianto.
Dopo il rinvenimento della fluoro-edenite, la Cava in località Il Calvario è stata
definitivamente chiusa, dopo che per molto tempo, in particolare negli anni 1960-1970,
è stato estratto un quantitativo enorme di materiale per la costruzione delle case.
Nell’area di Biancavilla numerose altre cave sono state utilizzate abusivamente per lo
stesso scopo. Grazie alle indagini di terreno è stato possibile riscontrare nell’area in
9.2 I minerali fibrosi presenti nell’area di Biancavilla
157
studio ancora le tracce evidenti di questa attività che ha modificato notevolmente la
morfologia originaria del territorio.
L’individuazione dei prodotti contenenti la fluoro-edenite e, quindi, la sorgente
naturale causa di diffusione del minerale, rappresenta uno degli obiettivi principali di
questa ricerca. Contrariamente a quanto ci si potesse aspettare la fluoro-edenite risulta
diffusamente presente anche al di fuori dell’area di cava in località Il Calvario.
Attraverso gli studi di terreno e di laboratorio, sono stati individuati i prodotti
in cui la fluoro-edenite fibrosa è abbondantemente presente. Mentre la fluoro-edenite
prismatica è stata rinvenuta esclusivamente all’interno della cava in località Il Calvario,
cosı̀ come ampiamente descritto nei capitoli precedenti, la varietà fibrosa della fluoroedenite viene invece rinvenuta prevalentemente nelle formazioni vulcaniche più distanti
da queste località e che risultano anche maggiormenete metasomatizzate.
I depositi piroclastici primari, affioranti nella zona nord-orientale del paese, non
presentano fluoro-edenite, prismatica e fibrosa, la quale risulta invece presente nella
varietà fibrosa in alcune porzioni brecciate del doma.
Le porzioni brecciate del doma di Biancavilla si sono generate in conseguenza del
raffreddamento e dell’intrusione di un corpo magmatico, attraverso i prodotti circostanti. Queste brecce sono quindi caratterizzate in parte da porzioni di lava compatta
ed in parte da materiale incoerente, costituito quest’ultimo sia da prodotti del doma
stesso che da materiale pre/post-impostazione. Questi prodotti presentano pertanto
sia una paragenesi primaria, costituita dalle lave benmoreitiche, sia un’associazione di
neoformazione dovuta ai fluidi successivi che hanno permeato il materiale incoerente
della breccia. Il materiale incoerente ha dimensioni micrometriche ed attraverso analisi XRD, SEM-EDS, Mössbauer, è stato possibile individuare e caratterizzare i diversi
minerali presenti fra cui anche le fibre di fluoro-edenite. L’elaborazione dei dati ottenuti dalle varie indagini, di terreno e di laboratorio, ha portato all’identificazione delle
fibre in quattro zone rispetto al campionamento effettuato. Durante una prima campagna di terreno il campionamento ha riguardato tutti i litotipi affioranti. Dallo studio
preliminare di questi campioni è stato ottenuto un quadro di visione generale della distribuzione delle mineralizzazioni secondarie; pertanto durante una seconda campagna
di terreno è stato effettuato un campionamento mirato dei prodotti contenenti le fibre
anfiboliche.
In figura 9.5 che rappresenta la carta geologica dell’area di Biancavilla, come riportata da Burragato et al. [2005], è stata sovrapposta una zonazione dei punti di
rinvenimento della fluoro-edenite prismatica e della fluoro-edenite fibrosa. I siti di rin-
158
Capitolo 9
Figura 9.3: carta di campionamento ambientale di Biancavilla: 1, Cava in località Il Calvario,
2, area di Poggio mottese, 3, Area R (superstrada), 4, zona L (campione 19F). Le lettere A,
B, C, D, E indicano le arre di campionamento del particolato atmosferico.
venimento della fluoro-edenite fibrosa coincidono con le seguenti aree: Zona L per il
campione 19F, Zona Q per il campione 27F, Zona R per il campione SS e Zona D per
il campione Mob (figura 9.5).
La carta, rappresentata in figura 9.5, fornisce indicazione dei siti di rinvenimento
del minerale, ma non della sua diffusione, che risulta ben più ampia. Le fibre, infatti,
derivando da una sorgente naturale ed incoerente, quale è quella appunto della lava
brecciata, hanno la possibilità di disperdersi e diffondersi nell’ambiente con estrema
facilità, secondo diversi fattori, quali ad esempio fattori meteo-climatici e antropici.
Il fattore climatico è molto importante ai fini della dispersione delle fibre, in quanto,
essendo l’area in esame poco piovosa e molto ventilata, durante i mesi estivi e aridi i
materiali superficiali più fini ed incoerenti vengono spostati da una zona all’altra su
tutto il territorio, compreso quello urbano. Tale situazione risulta anche di difficile
controllo ai fini di un monitoraggio mirato dell’intera area. Un sito contaminato da
rifiuti industriali è più controllabile in quanto risulta confinato e se ne conosce la
provenienza dell’inquinante; nel caso specifico di Biancavilla, è difficoltoso individuare
esattamente la provenienza dell’inquinante (fibre) e la sua diffusione non è controllabile
in quanto non derivante da un processo produttivo.
Lo studio effettuato in collaborazione con l’Istituto Superiore di Sanità su filtri
9.2 I minerali fibrosi presenti nell’area di Biancavilla
159
A
B
Figura 9.4: A- fibra di anfibolo fluoro-edenite ritrovata nel particolato atmosferico. BFibra di fluoro-edenite rinvenuta nel tessuto polmonare di una donna che risiede nel comune
di Biancavilla; si osservano le caratteristiche forme ‘asbestos body’ della fibra, circondata,
alle estremità da corpi ferrugginosi [Bruni et al., 2006].
di particelle aerodisperse campionate nell’intera area di Biancavilla, è in accordo con
quanto sopra esposto [Bruni et al., 2006]. In particolare, la maggiore diffusione di fibre
in aria è presente nella zona nord orientale e sud orientale dell’abitato di Biancavilla,
che corrispondono alle zone più vicine all’area estrattiva in località Il Calvario, dove
volumi enormi di materiali fine e incoerente sono stati movimentati durante tutto il
periodo di attività delle cave.
L’identificazione e la caratterizzazione delle fibre presenti nei litotipi affioranti nell’area in studio, è di rilevante importanza ai fini dell’individuazione dei migliori interventi di messa in sicurezza e bonifica a cui sottoporre tutta l’area interessata al
problema.
160
Capitolo 9
Figura 9.5: carta geologica [Burragato et al., 2005] sulla quale è stata sovrapposta l’area
di rinvenimento della fluoro-edenite. Il cerchio delimita l’area di cava in località Il Calvario,
dove è stata ritrovata per la prima volta la fluoro-edenite prismatica. Il poligono in rosso
indica la superficie in cui è stata rinvenuta la presenza della fluoro-edenite prismatica; il
poligono in blu, che si estende da sud/sud-ovest verso nord/nord-est delimita invece l’area in
cui è presente la fluoro-edenite fibrosa.
La classificazione di questo nuovo tipo di fibre anfiboliche, non attribuibile comunque alla famiglia dell’amianto, rappresenta attualmente uno dei maggiori problemi di
difficile soluzione nella trattazione di questi minerali e nella regolamentazione del loro
eventuale utilizzo.
Al momento non esistono specifiche normative atte a regolamentare e gestire situazioni di inquinamento ambientale dovute a sorgenti naturali.
9.3
Diffusione delle fibre in aree limitrofe
Uno degli obiettivi principali di carattere ambientale in questo lavoro è stato quello
di verificare la presenza della fluoro-edenite fibrosa nelle aree limitrofe a Biancavilla,
9.3 Diffusione delle fibre in aree limitrofe
161
Figura 9.6: il ‘relitto’ del Doma lavico di Santa Maria di Licodia, in provincia di Catania.
allargando le indagini anche in aree che presentano formazioni vulcaniche simili, al fine
di stimare l’estensione del fenomeno e valutare l’eventuale rischio per la popolazione
locale.
A tale scopo è stato effettuato un ulteriore indagine di campagna nell’area di Santa
Maria di Licodia e di Ragalna, situate a pochi chilometri da Biancavilla. In quest’area,
sono presenti due domi lavici coevi a quello in località Il Calvario [Romano, 1982].
E’ stato effettuato un campionamento di tali formazioni vulcaniche allo scopo di
verificare l’eventuale presenza di fluoro-edenite. Il doma di Santa Maria di Licodia
è un sistema radicato di dicchi e domi lavici, i cui prodotti sono ben riconoscibili e
tutt’ora conservati. A causa della intensa urbanizzazione, il doma di Ragalna non è
più riconoscibile ed investigabile.
9.3.1
Località Santa Maria di Licodia
Nella Carta geologica dell’Etna, riportata da Romano [1982], è segnalata la presenza
di un doma, con rocce affioranti che risalgono alla fase del Mongibello Antico; ciò ha
portato ad ipotizzare che nell’area in questione sia presente una situazione analoga a
162
Capitolo 9
Figura 9.7: doma lavico di Santa Maria di Licodia
quella di Biancavilla. Nella figura 9.6 è visibile ciò che rimane del doma, anch’esso
sfruttato da una cava, come nel caso di Biancavilla.
I prodotti affioranti, anche in questo caso, mostrano un sistema costituito da dicchi lavici e porzioni autobrecciate; in figura 9.7 si distinguono dicchi che presentano
giacitura suborizzontale e mostrano delle apofisi. In diversi punti dell’affioramento,
le lave presentano mineralizzazioni superficiali ad ematite; la mineralizzazione si presenta di colore scuro, con cristalli di dimensioni dell’ordine del centimetro e non sono
riconoscibili macroscopicamente altre fasi minerali.
Le ‘concrezioni’ come nel caso della cava situata in località Il Calvario, sono assenti,
mentre le rocce risultano metasomatizzate come quelle di Biancavilla. Le mineralizzazioni sono presenti come alterazioni superficiali. Le porzioni metasomatizzate del
doma, in cui è presente il materiale incoerente, mostrano differenti colori che vanno
dal grigio al rosso-bruno.
Il deposito di colore grigio è composto da porzioni di lava autobrecciata, immerse
in una matrice fine, mentre quello di colore rosso-bruno è costituito esclusivamente da
materiale fine ed incoerente. Macroscopicamente le lave si mostrano di colore grigio,
porfiriche, in cui si riconosce la presenza di plagioclasio. Il campionamento è stato
effettuato prelevando sia le porzioni litoidi inalterate che le porzioni incoerenti di colore
grigio e rosso-bruno.
9.3 Diffusione delle fibre in aree limitrofe
163
20 µm
Figura 9.8: associazione mineralogica micrometrica al MO (20X) del materiale fine ed incoerente del doma di Santa Maria di Licodia. Sono ben visibili le fibre anfiboliche, oltre ad
altri minerali.
Sono state condotte le analisi preliminari sulle porzioni autobrecciate, per individuare l’eventuale presenza della fluoro-edenite sia in forma prismatica che fibrosa,
e/o la presenza di eventuali altri minerali fibrosi. A tal fine sono state disperse in
acqua bidistillata le porzioni fini di due campioni prelevati nelle porzioni breccciate e
preparati, quindi, alcuni vetrini per l’osservazione preliminare al Microscopio Ottico
Polarizzatore. In figura 9.8 è visibile l’associazione mineralogica micrometrica presente
in questi campioni, costituita da feldspato alcalino, ossidi di ferro, e minerali fibrosi.
In seguito a tali osservazioni, sono stati preparati alcuni campioni per l’analisi SEMEDS, al fine di verificare sia la presenza della fluoro-edenite che la sua composizione.
L’associazione mineralogica è molto simile a quella di Biancavilla, con plagioclasio
sodico, clinopirosseno, ortopirosseno e fluorapatite; sono stati inoltre rivenuti, anche se
subordinati, anche cristalli di fluoroflogopite. In figura 9.9 sono visibili due immagini
al SEM-EDS nelle quali sono presenti minerali con abito allungato e fibroso. I cristalli
visibili sulla foto di sinistra, (ortopirosseni), mostrano uno spessore maggiore rispetto a
quelli riportati nella foto di destra (fluoro-edenite). Questa differenza nella morfologia
e nelle dimensioni fra l’ortopirosseno e la fluoro-edenite, oltre alla composizione (EDS),
permette un riconoscimento immediato dei due minerali anche quando in associazione
nei materiali fini a più componenti fibrose. A volte anche gli ossidi di ferro e titanio e
la fluorapatite possono presentare abito allungato e fibroso.
164
Capitolo 9
Figura 9.9: immagini SEM e relativi spettri EDS del materiale fine di Santa Maria di
Licodia. A- Immagine e microanalisi relativa all’ortopirosseno; B- Immagine e microanalisi
della fluoro-edenite fibrosa.
9.3.2
Località Ragalna
Nella carta di Romano [1982] è segnalata, nei pressi del paese di Ragalna, una cupola
di ristagno, con la descrizione di rocce affioranti risalenti alla fase del Mongibello
Antico, come quello di Biancavilla e Santa Maria di Licodia. A causa però dell’intensa
urbanizzazione, nell’area non è stato possibile individuare l’ubicazione del doma. E’
stato comunque effettuato un campionamento nei pressi di un affioramento, l’unico ben
visibile, nei pressi del Villaggio Francesco, in cui è stata rinvenuta una porzione di lava
autobrecciata immersa in una matrice cineritica. Le analisi finora eseguite sul materiale
non hanno mostrato la presenza di fluoro-edenite. Quello che si teme, comunque, è che
a causa della forte urbanizzazione dell’area, il materiale fine, che poteva potenzialmente
contenere le fibre anfiboliche, sia stato completamente impiegato per l’edilizia locale.
9.4 Indagini future
9.4
165
Indagini future
Indagini future di dettaglio saranno necessarie per identificare e valutare la presenza
di tali fibre nei prodotti vulcanici, non solo nel versante sud-occidentale del vulcano
Etna, attualmente in corso di studio, ma anche in quelle aree in cui sia dimostrata la
presenza di formazioni vulcaniche simili a quelle riscontrate a Biancavilla ed in zone
limitrofe. Sulla base di quanto finora esposto e alla luce dei risultati finora ottenuti, si
prevede un ulteriore grosso impegno da parte della comunità scientifica competente in
materia. Saranno necessari programmi e progetti di ricerca mirati e finalizzati (alcuni
sono già in atto) alla risoluzione delle problematiche inerenti la contaminazione da fibre
minerali di aree a ‘rischio naturale’.
Il caso Biancavilla è solo uno degli esempi di questo tipo di inquinamento ambientale. Grazie agli studi finora eseguiti a carattere prevalentemente mineralogicoambientale in quest’area della Sicilia Orientale, è stato possibile individuare e quantificare l’effettiva causa che ha portato all’insorgenza del mesotelioma pleurico nella
località di Biancavilla.
Le indagini mineralogico-ambientali di tipo quantitativo (cristallochimica delle fibre
e diffusione delle stesse), affiancate da studi tossico-chimici e di reattività di superficie,
possono contribuire in modo sinergico ed inequivocabile alla comprensione dei fenomeni
che portano all’insorgenza di patologie specifiche da presenza di fibre minerali, siano
esse appartenenti o meno al gruppo dell’amianto.
Conclusioni
Grazie all’approccio multianalitico che ha permesso di integrare dati chimici e strutturali, la ricerca svolta durante questi tre anni di dottorato ha portato alcune innovazioni
nello studio dei minerali fibrosi. La caratterizzazione inequivocabile di tali minerali,
infatti, rappresenta il principale punto di partenza per le indagini integrate di tipo
ambientale e di tipo socio-sanitario.
I risultati delle indagini vulcanologiche dei prodotti campionati e studiati permettono di collocare gli anfiboli di fluoro di Monte Calvario, Biancavilla, come prodotti
posteriori alla formazione del sistema radicato di dicchi e domi lavici, che caratterizzano
l’area in studio.
Le analisi minero-petrografiche hanno permesso di definire una paragenesi primaria
ed un’associazione secondaria di tali prodotti. Oltre alla fluoro-edenite sono stati
identificati come minerali di neoformazione: la fluoroflogopite, accettato come nuovo
minerale dalla CNMMN dell’IMA (2006-011), la fluorapatite, il feldspato alcalino, il
clinopirosseno, l’ortopirosseno, l’ematite, la pseudobrookite e la tridimite.
Lo studio dei caratteri minerogenetici ha permesso di individuare come anfibolo
prevalente di fluoro, la fluoro-edenite, di morfologia prismatica e fibrosa; inoltre, le
fibre rinvenute nei prodotti autobrecciati hanno evidenziato anche altre composizioni anfiboliche come winchite, richterite e tremolite, ma in misura molto subordinata
rispetto alla fluoro-edenite. La genesi degli anfiboli presenti in questi prodotti presuppone una derivazione da fluidi differenziati rispetto alla porzione di magma dal quale
si è formato il sistema di dicchi e domi lavici. Le indagini mineralogiche e petrografiche delle rocce in cui è presente l’anfibolo permettono di attribuirne la formazione ad
un fluido tardivo residuale, ricco in fluoro, REE ed altri elementi incompatibili; i dati
chimico-fisici della roccia in toto non mettono in evidenza differenze tali da ipotizzare
l’intervento di fluidi esterni al sistema composizionale di origine.
Lo studio dei prodotti di neoformazione ha portato all’identificazione della fluoroedenite prismatica e fibrosa come prodotto di diretta precipitazione dei fluidi. Attraver167
168
Conclusioni
so lo studio mineralogico particolareggiato di questi prodotti è stata, inoltre, rinvenuta
la fluoro-edenite come fase di reazione sul clinopirosseno augitico primario all’interno
dei prodotti parzialmente metasomatizzati. Tale reazione sembra essere avvenuta in
seguito alla messa in posto dei fluidi, per diffusione fra i diversi minerali già presenti.
Le analisi chimiche degli elementi minori ed in traccia dei minerali studiati confermano
questa ipotesi. La diversa morfologia degli anfiboli di fluoro, da prismatica ad aciculare
fino a fibrosa, come la diversa morfologia degli altri minerali in associazione, potrebbe
essere dovuta ad una probabile variazione nella velocità di cristallizzazione dei vari
minerali, condizionata anche dal tempo di residenza dei fluidi stessi all’interno della
roccia ospite.
Lo studio dei minerali a morfologia fibrosa ha richiesto l’impiego di tecniche specifiche, innovative ed avanzate, sia nella preparazione che nell’analisi del materiale.
Attraverso le tecniche di separazione, messe a punto proprio per questo tipo di materiale, è stato possibile ottenere campioni arricchiti in fibre anfiboliche fino al 95% sul
totale, rispetto al materiale di partenza.
Nonostante le dimensioni micro e submicrometriche delle fibre, è stato possibile
ottenere analisi chimiche quantitative delle stesse tramite l’utilizzo di un metodo escogitato proprio durante questa ricerca, consistente nella sovrapposizione di spettri SEMEDS di fibre anfiboliche e di cristalli prismatici di fluoro-edenite, usata quest’ultima
come riferimento composizionale.
L’integrazione dei dati di micro-analisi con le indagini Mössbauer e con quelli del
raffinamento strutturale, tramite metodo Rietveld, permettono di attribuire l’appartenenza delle fibre alla nuova specie minerale fluoro-edenite, anche se viene ribadita
la presenza comunque subordinata nei campioni fibrosi di altre composizioni quali
winchite, richterite e tremolite.
Il confronto fra la fluoro-edenite prismatica e le fibre ha evidenziato differenze
significative nel contenuto di elementi maggiori, quali Si, Ca, Mg, Fe, spiegabili sia attraverso modeste variazioni composizionali del sistema durante la loro cristallizzazione,
sia attraverso il particolare processo di formazione, che viene confermato anche dalle
diverse associazioni mineralogiche riscontrate. Il confronto dei risultati ottenuti per gli
elementi minori, in traccia e REE tramite l’uso di LA-ICP-MS e ICP-MS, dimostrano
che le due diverse varietà morfologiche di fluoro-edenite prismatica e fibrosa possano
derivare entrambe da uno stesso sistema chimico, sottoposto a differenti condizioni di
raffreddamento.
Le variazioni dello stato di ossidazione del ferro, sia negli anfiboli che nella roccia
Conclusioni
169
ospite acquistano notevole importanza dal punto di vista cristallochimico ed ambientale. Le maggiori variazioni evidenziate nel rapporto Fe3+ /Fe2+ possono essere attribuite
a differenti condizioni di f O2 del fluido al momento della loro formazione, legato anche
alla cinetica di cristallizzazione delle fasi stesse. Inoltre, lo studio delle fibre attraverso
il metodo Mössbauer, si è rivelato di grande ausilio per la comprensione del diverso comportamento delle fibre stesse quando sottoposte a test biologici e tossicologici
tramite esperimenti in vivo ed in vitro.
Si ribadisce a questo punto la necessità di disporre di dati mineralogici e cristallochimici sempre più accurati, relativi a fibre minerali definite pericolose per la salute
umana. Le indagini di campagna eseguite durante questa ricerca, hanno permesso di
riportare in carta una zonazione che racchiude i siti di rinvenimento dell’anfibolo, in
particolare la varietà fibrosa. Lo studio dei prodotti di Biancavilla ha portato ad evidenziare che la presenza della fluoro-edenite è molto più diffusa rispetto al primo sito
di rinvenimento, ovvero la cava di Monte Calvario. Indagini ambientali effettuate in
collaborazione con l’Istituto Superiore di Sanità su campioni di filtri di aerodisperso
nella città di Biancavilla, confermano questi dati.
Le aree limitrofe di Santa Maria di Licodia e di Ragalna presentano domi coevi
a quello di Biancavilla, ma gli studi preliminari di tipo vulcanologico, mineralogico e
petrografico, hanno evidenziato al momento la presenza di fluoro-edenite fibrosa solo
nei campioni di Santa Maria di Licodia.
I dati finora raccolti evidenziano una maggiore estensione del fenomeno che ha
portato alla formazione della fluoro-edenite, non più quindi circoscritto alla sola area
di Biancavilla, ma ben più ampio. Ulteriori indagini vulcanologiche, mineralogiche e
petrografiche, nonchè studi di tipo ambientale e sanitario, saranno necessari al fine
di evidenziare la presenza delle fibre di fluoro-edenite nell’area etnea, allo scopo di
definirne l’area di diffusione e valutarne il rischio per il futuro.
Appendice A
171
172
Appendice A
600
k-feld
3.22
500
2.12
2.16
2.31
2.26
2.57
2.93
f-apatite
2.81
1.79
ematite
2.52
2.90
augite
2.99
2.71
3.71
6.47
5.75
5.47
5.82
8.43
200
3.27
3.45
4.06
3.81
300
4.20
cps
400
100
0
5
15
25
35
45
55
2 theta
Figura A.1: diffrattogramma relativo al campione 19F descritto nel Capitolo 5.3.4, nella
sezione relativa alla caratterizzazione dei minerali nel materiale micrometrico rinvenuto nelle
porzioni autobrecciate. Sono riportati i d hkl dei picchi più significativi dei minerali presenti.
Nel testo sono riportati i diffrattogrammi relativi ai restanti campioni.
Tabella A.1: tabella dei picchi relativi agli ossidi presenti nei campioni di roccia: 2 lamine,
17L, 19L. Nel testo sono riportati i parametri di cella ricavati per tutti i campioni (Capitolo
6.4; Tabella 6.6)
C2lamine
C17L
C19L
2theta
d
l
hkl
24.14
3.69
30
012
104
33.12
2.71
100
35.58
2.52
70
110
40.84
2.21
20
113
49.48
1.84
40
024
54.02
1.7
45
116
57.54
1.6
5
122
2theta
d
l
hkl
24.15
3.69
30
012
33.15
2.7
100
104
35.6
2.52
70
110
40.6
2.22
20
113
43.28
2.1
3
202
49.43
1.85
40
024
54.05
1.7
45
116
57.25
1.61
5
122
62.5
1.49
30
214
63.9
1.46
30
300
2theta
d
l
hkl
24.15
3.69
30
012
33.15
2.7
100
104
35.58
2.52
70
110
42.85
2.11
3
202
49.45
1.84
40
024
54.2
1.69
45
116
56.78
1.62
5
122
62.75
1.48
30
214
64
1.45
30
300
Appendice A
173
70
2,52
35.58
60
50
2,71
33.12
cps
40
30
3,69
24.14
20
1,84
49.48
2,21
40.84
1,7
54.02
1,6
10
57.54
0
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
2 theta
90
2,704
33.15
80
2,52
35.6
70
60
cps
50
40
1,70
54.05
3,69
24.15
30
3,25
27.45
4,44 2,97
25.95 30,132,81
31.8
20
2,22
40.6
63.9
1,49
62.5
1,61
57.25
2,1
43,28
10
1,46
1,85
49,43
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
2 theta
Figura A.2: difrattogrammi relativi agli ossidi di ferro e titanio presenti nelle rocce 2P (in
alto) e 17L (in basso). La roccia 2P, alterata, riguarda in particolare l’analisi ai Raggi X
degli ossidi di ferro e titanio con morfologia laminare; il campione relativo alla roccia 2P in
cui gli ossidi di ferro e titanio si mostrano in granuli è, invece, riportata nel testo (Capitolo
6.4). La roccia 17L, inalterata, riguarda gli ossidi separati all’interno della roccia che non
mostrano un particolare abito.
174
Appendice A
Figura A.3: cristallo di ematite presente nella roccia 6P, inalterata, che mostra al SEM-EDS
in alettroni retrodiffusi, lamine di ‘essoluzione’; al lato della figura sono riportati i relativi
spettri composizionali: area bianca (Fe), area grigia (Fe-Ti), lamelle di grige (Fe-Ti). Nel
testo sono riportati esempi di ulteriori cristalli (Capitolo 6.4).
b
a
a
b
Figura A.4: cristallo di ematite presente nella roccia 2P, inalterata, al SEM-EDS in elettroni
retrodiffusi; al lato della figura sono riportati i relativi spettri composizionali: la parte più
chiara mostra una composizione più omogenea con Fe, Ti, Al e Mg; la parte più scura,
aumenta il Ti, è presente comunque Fe, Mg e Al. Negli smescolamenti la fase con più Ti ha
anche più Mg, rispetto alla parte chiara. Nel testo sono riportati esempi di ulteriori cristalli
(Capitolo 6.4).
sizione. La separazione del F e3+∗ e del F e2+∗ è stata eseguita sulla base del dato spettroscopico Mössbauer (Fe 3+ /
P
F e. Nel testo sono
riportate le analisi dei cristalli rappresentativi di fluoro-edenite, scelti in base a queste analisi (Capitolo 7.2).
2a
2b
3a
3b
4a
4b
5a
5b
5c
6a
6b
6c
7a
7b
SiO2
52.35
53.05
52.48
50.69
53.09
51.84
51.71
52.62
52.40
51.99
52.24
51.51
52.82
52.67
TiO2
0.56
0.62
0.60
0.62
0.63
0.55
0.57
0.62
0.64
0.58
0.61
0.60
0.50
0.54
Al2 O3
4.47
4.03
3.89
5.10
3.82
4.52
4.63
3.91
3.96
4.32
4.42
4.63
3.90
3.81
FeO
2.59
2.41
2.33
2.83
2.22
2.41
2.58
2.38
2.36
2.57
2.50
2.67
2.35
2.29
MnO
0.57
0.55
0.43
0.50
0.49
0.56
0.64
0.52
0.50
0.42
0.41
0.45
0.44
0.43
MgO
22.51
22.63
22.78
22.12
22.79
22.44
22.38
22.87
22.90
22.45
22.19
22.26
23.04
23.00
CaO
11.01
11.05
11.07
11.05
11.05
10.98
11.16
11.17
11.08
10.91
11.15
11.24
11.35
10.88
Na2 O
3.04
3.12
3.08
3.16
3.00
3.13
3.06
3.08
3.12
3.14
3.10
3.10
3.09
3.05
K2 O
0.86
0.76
0.83
1.00
0.77
0.86
0.88
0.80
0.81
0.82
0.87
0.95
0.94
0.91
F
4.38
4.32
4.50
4.35
5.04
4.08
4.06
4.39
4.78
4.32
4.62
4.50
4.57
4.40
Cl
0.06
0.06
0.07
0.06
0.07
0.07
0.10
0.06
0.06
0.10
0.12
0.09
0.04
0.07
102.22
H2 O
0.00
0.00
102.46
102.65
102.08
101.49
102.90
101.64
101.80
102.33
102.49
101.87
102.31
102.13
102.58
-1.86
-1.83
-1.91
-1.85
-2.14
-1.73
-1.73
-1.86
-2.03
-1.84
-1.97
-1.92
-1.93
-1.87
100.60
100.82
100.17
99.64
100.76
99.91
100.07
100.47
100.46
100.03
100.34
100.21
100.65
100.35
Si
7.264
7.337
7.304
7.128
7.316
7.258
7.236
7.305
7.267
7.259
7.261
7.191
7.312
7.320
AlIV
0.731
0.657
0.638
0.845
0.620
0.742
0.763
0.640
0.647
0.712
0.725
0.762
0.637
0.624
7.995
7.994
7.942
7.974
7.936
8.000
7.999
7.945
7.914
7.971
7.985
7.953
7.948
7.944
F,Cl=O
Totale
Appendice A
Tabella A.2: analisi chimiche alla Microsonda Eletttronica dei cristalli di fluoro-edenite prismatica che mostrano differenze nella compo-
T
C
AlV I
0.000
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
F e3+
0.275
0.256
0.249
0.305
0.235
0.258
0.277
0.25
0.251
0.275
0.266
0.286
0.249
0.244
F e2+
0.025
0.02
0.023
0.028
0.022
0.024
0.025
0.02
0.023
0.025
0.024
0.026
0.023
0.022
Mg
4.574
4.59
4.615
4.542
4.621
4.589
4.563
4.60
4.600
4.589
4.598
4.572
4.625
4.628
Ti
0.058
0.06
0.063
0.066
0.065
0.058
0.060
0.06
0.067
0.061
0.064
0.063
0.052
0.056
Mn
0.067
0.06
0.051
0.059
0.058
0.067
0.076
0.06
0.059
0.050
0.048
0.053
0.051
0.050
5.000
5.00
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.00
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
0.139
B
Mg
0.082
0.07
0.111
0.096
0.060
0.094
0.107
0.14
0.135
0.083
-0.001
0.062
0.130
Ca
1.643
1.64
1.648
1.666
1.621
1.675
1.675
1.65
1.622
1.668
1.674
1.698
1.614
1.640
Na
0.274
0.29
0.241
0.239
0.319
0.231
0.218
0.22
0.243
0.248
0.327
0.241
0.257
0.221
2.000
2.00
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.00
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
Na
0.545
0.551
0.591
0.622
0.482
0.619
0.612
0.61
0.595
0.601
0.507
0.599
0.572
0.600
K
0.153
0.13
0.148
0.179
0.134
0.153
0.157
0.14
0.143
0.147
0.154
0.169
0.166
0.162
0.697
0.685
0.739
0.801
0.617
0.772
0.769
0.75
0.738
0.748
0.661
0.769
0.738
0.761
F
1.921
1.887
1.981
1.936
2.194
1.807
1.796
1.93
2.097
1.909
2.030
1.988
2.000
1.934
Cl
0.014
0.01
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.014
0.013
0.023
0.027
0.021
0.009
0.016
1.935
1.900
1.998
1.951
2.211
1.822
1.819
1.939
2.111
1.932
2.057
2.009
2.009
1.950
A
O3
175
Appendice A
Tabella A.3: (continua).
8a
8b
9a
9b
9c
10a
10b
10c
10d
11a
11b
11c
12a
13a
SiO2
52.44
51.60
54.03
54.04
53.73
51.82
52.01
52.37
51.43
53.14
53.39
53.17
50.63
52.34
0.69
TiO2
0.63
0.64
0.09
0.03
0.01
0.80
0.66
0.69
0.78
0.51
0.69
0.61
0.61
Al2 O3
3.71
4.19
3.02
2.97
3.13
4.23
3.96
3.95
4.15
3.39
3.30
3.42
4.60
4.03
FeO
2.32
2.49
2.50
2.49
2.49
2.57
2.32
2.38
2.63
2.36
2.50
2.46
2.77
2.38
MnO
0.51
0.48
0.44
0.49
0.48
0.46
0.59
0.54
0.57
0.51
0.41
0.47
0.42
0.59
MgO
22.57
22.37
22.94
23.05
23.17
22.45
22.65
22.68
22.75
22.30
23.02
22.62
22.17
22.53
CaO
10.74
10.82
11.05
10.22
10.38
10.47
10.88
10.71
10.94
10.94
10.60
10.57
10.61
11.24
Na2 O
3.13
3.09
3.17
3.43
3.23
3.22
3.24
3.18
3.07
3.26
3.44
3.21
3.30
3.19
K2 O
0.83
0.83
0.89
0.76
0.88
0.94
0.80
0.80
0.92
0.81
0.79
0.89
0.96
0.82
F
4.65
4.53
4.41
4.76
4.71
4.19
4.37
4.37
4.46
4.64
4.83
4.79
4.38
4.38
Cl
0.06
0.07
0.12
0.09
0.07
0.11
0.07
0.05
0.09
0.09
0.06
0.11
0.14
0.08
101.78
H2 O
101.67
101.36
101.84
102.50
102.39
101.71
101.38
101.96
101.79
101.62
103.05
102.39
101.21
F,Cl=O
Totale
-1.97
-1.92
-1.88
-2.03
-2.00
-1.79
-1.86
-1.85
-1.90
-1.98
-2.05
-2.04
-1.88
-1.86
Totale
99.70
99.44
99.96
100.47
100.39
99.92
99.52
100.11
99.90
99.65
101.00
100.35
99.33
99.92
Si
7.323
7.245
7.503
7.467
7.437
7.256
7.291
7.299
7.201
7.413
7.354
7.370
7.148
7.305
AlIV
0.610
0.693
0.494
0.483
0.510
0.698
0.655
0.648
0.685
0.557
0.536
0.559
0.766
0.664
7.933
7.938
7.997
7.950
7.947
7.954
7.946
7.947
7.886
7.970
7.890
7.930
7.914
7.969
T
C
AlV I
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
F e3+
0.248
0.267
0.266
0.263
0.264
0.276
0.249
0.254
0.282
0.253
0.264
0.261
0.299
0.255
F e2+
0.023
0.025
0.024
0.024
0.024
0.025
0.023
0.023
0.026
0.023
0.024
0.024
0.027
0.023
Mg
4.602
4.583
4.649
4.653
4.655
4.561
4.589
4.586
4.542
4.611
4.592
4.596
4.560
4.580
Ti
0.066
0.068
0.009
0.003
0.001
0.084
0.069
0.073
0.082
0.053
0.072
0.063
0.064
0.073
Mn
0.061
0.058
0.052
0.057
0.056
0.055
0.070
0.064
0.068
0.060
0.048
0.055
0.050
0.069
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
B
Mg
0.097
0.100
0.101
0.094
0.127
0.126
0.144
0.126
0.208
0.027
0.135
0.079
0.107
0.108
Ca
1.620
1.662
1.522
1.537
1.553
1.632
1.610
1.634
1.642
1.584
1.561
1.576
1.701
1.607
Na
0.283
0.238
0.378
0.370
0.320
0.242
0.246
0.239
0.150
0.389
0.303
0.345
0.192
0.285
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
Na
0.564
0.602
0.475
0.548
0.547
0.632
0.635
0.619
0.683
0.493
0.614
0.518
0.713
0.576
K
0.148
0.148
0.158
0.134
0.155
0.168
0.142
0.142
0.164
0.145
0.139
0.157
0.173
0.145
0.712
0.751
0.632
0.682
0.702
0.800
0.777
0.761
0.847
0.637
0.753
0.675
0.885
0.722
F
2.054
2.010
1.938
2.082
2.060
1.855
1.936
1.927
1.975
2.049
2.105
2.099
1.956
1.932
Cl
0.013
0.016
0.027
0.021
0.016
0.027
0.017
0.011
0.021
0.021
0.013
0.025
0.033
0.020
2.067
2.026
1.966
2.103
2.076
1.882
1.953
1.938
1.996
2.070
2.118
2.124
1.989
1.952
A
176
O3
13b
13c
14b
14c
15a
15b
15c
17a
17b
18a
18b
18c
19a
19b
19c
SiO2
52.50
52.36
52.57
52.59
52.79
51.64
53.07
51.94
51.60
51.73
50.12
52.99
51.85
52.00
52.08
TiO2
0.52
0.65
0.58
0.60
0.54
0.55
0.58
0.64
0.60
0.61
0.65
0.69
0.55
0.57
0.57
Al2 O3
4.07
4.02
3.82
3.88
3.74
4.52
3.78
4.22
4.54
3.76
4.07
4.15
4.54
4.52
4.34
FeO
2.20
2.28
2.11
2.23
2.03
2.43
2.03
2.40
2.56
2.26
2.60
2.29
2.29
2.35
2.22
MnO
0.58
0.51
0.68
0.55
0.61
0.62
0.58
0.47
0.47
0.42
0.45
0.47
0.53
0.59
0.48
MgO
22.54
22.55
22.47
22.87
22.72
22.30
22.93
22.26
22.23
23.82
24.11
22.45
22.80
23.22
22.64
CaO
10.96
11.04
11.40
11.27
11.33
11.23
11.07
10.83
11.44
11.18
11.19
11.13
11.36
11.10
11.44
Na2 O
3.00
3.08
3.03
3.04
2.96
3.02
2.99
3.14
3.07
3.15
3.24
2.85
2.99
2.90
2.87
K2 O
0.80
0.77
0.85
0.87
0.72
0.91
0.77
0.91
0.94
0.89
0.87
0.81
0.88
0.90
0.85
F
4.50
4.04
4.85
4.43
4.31
4.77
4.20
4.49
4.27
4.57
5.14
4.40
4.69
4.54
4.39
Cl
0.08
0.08
0.11
0.11
0.06
0.05
0.06
0.07
0.11
0.07
0.09
0.08
0.10
0.08
0.05
101.92
Appendice A
Tabella A.4: (continua).
H2 O
101.76
101.41
102.48
102.43
101.81
102.03
102.09
101.40
101.84
102.49
103.47
102.33
102.57
102.76
F,Cl=O
Totale
-1.91
-1.72
-2.07
-1.89
-1.83
-2.02
-1.78
-1.91
-1.82
-1.94
-2.18
-1.87
-2.00
-1.93
-1.86
Totale
99.84
99.69
100.41
100.54
99.98
100.01
100.31
99.49
100.02
100.55
101.29
100.46
100.57
100.83
100.06
Si
7.321
7.331
7.299
7.301
7.358
7.208
7.370
7.281
7.222
7.195
7.001
7.341
7.197
7.199
7.262
AlIV
0.669
0.663
0.624
0.634
0.614
0.743
0.619
0.697
0.749
0.617
0.670
0.659
0.743
0.738
0.713
7.990
7.994
7.923
7.935
7.972
7.951
7.990
7.978
7.971
7.812
7.672
8.000
7.940
7.937
7.976
AlV I
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.019
0.000
0.000
0.000
F e3+
0.235
0.245
0.225
0.237
0.216
0.260
0.216
0.257
0.274
0.241
0.278
0.243
0.243
0.249
0.237
F e2+
0.022
0.022
0.021
0.022
0.020
0.024
0.020
0.024
0.025
0.022
0.025
0.022
0.022
0.023
0.022
Mg
4.621
4.604
4.615
4.614
4.636
4.586
4.635
4.596
4.581
4.623
4.576
4.589
4.615
4.599
4.625
Ti
0.054
0.068
0.060
0.063
0.056
0.058
0.061
0.068
0.064
0.064
0.068
0.071
0.057
0.059
0.060
Mn
0.069
0.060
0.079
0.065
0.072
0.073
0.068
0.055
0.056
0.050
0.053
0.055
0.062
0.069
0.056
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
Mg
0.066
0.104
0.035
0.119
0.085
0.055
0.112
0.056
0.058
0.316
0.447
0.047
0.102
0.194
0.081
Ca
1.639
1.657
1.696
1.676
1.692
1.679
1.648
1.628
1.716
1.666
1.676
1.653
1.690
1.647
1.710
Na
0.296
0.239
0.269
0.205
0.223
0.265
0.239
0.316
0.226
0.018
-0.122
0.300
0.208
0.159
0.209
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
Na
0.514
0.597
0.546
0.612
0.577
0.551
0.566
0.537
0.607
0.832
1.000
0.465
0.596
0.619
0.566
K
0.142
0.138
0.151
0.155
0.129
0.162
0.136
0.163
0.167
0.158
0.155
0.143
0.156
0.158
0.151
0.657
0.734
0.697
0.767
0.705
0.714
0.702
0.700
0.774
0.990
1.155
0.608
0.752
0.777
0.717
F
1.985
1.790
2.131
1.943
1.900
2.104
1.845
1.991
1.889
2.011
2.272
1.929
2.059
1.987
1.934
Cl
0.019
0.019
0.026
0.026
0.015
0.011
0.015
0.017
0.026
0.016
0.020
0.018
0.022
0.018
0.011
2.004
1.809
2.157
1.969
1.915
2.115
1.860
2.007
1.915
2.027
2.292
1.947
2.081
2.004
1.945
T
C
B
A
O3
177
Appendice A
Tabella A.5: (continua).
20a
20b
21a
21b
21c
22a
25a
25b
26a
26b
26c
27a
27b
27c
27d
SiO2
53.07
53.36
52.86
53.31
53.28
53.27
51.45
51.99
52.58
52.41
51.68
52.25
52.81
52.64
52.57
TiO2
0.50
0.46
0.71
0.57
0.56
0.55
0.68
0.59
0.59
0.57
0.60
0.63
0.73
0.63
0.50
Al2 O3
3.98
3.11
4.38
4.18
3.94
3.63
5.04
4.69
4.19
4.28
4.50
4.04
4.03
4.10
4.15
FeO
2.10
1.68
2.70
2.59
2.41
2.02
2.85
2.64
2.47
2.34
2.40
2.37
2.50
2.39
2.56
MnO
0.58
0.62
0.41
0.42
0.53
0.55
0.57
0.50
0.68
0.50
0.54
0.52
0.55
0.49
0.58
MgO
23.10
22.71
21.64
22.24
21.43
22.43
22.01
22.30
22.93
22.94
22.42
22.70
22.63
22.40
22.52
CaO
11.12
11.33
10.99
10.94
10.97
10.89
10.97
11.12
11.00
10.89
11.00
11.22
11.01
10.78
10.81
Na2 O
3.17
2.97
2.94
3.06
2.99
2.86
3.07
3.23
3.13
3.19
3.12
3.06
3.01
3.14
3.12
K2 O
0.88
0.75
0.80
0.80
0.74
0.92
0.97
0.89
0.81
0.86
0.86
0.80
0.81
0.84
0.82
F
4.40
4.53
4.10
4.24
3.70
4.66
4.41
4.51
4.42
4.28
4.16
4.50
4.35
4.62
4.36
Cl
0.07
0.06
0.16
0.06
0.09
0.12
0.08
0.10
0.09
0.09
0.08
0.06
0.07
0.08
0.08
103.20
101.25
101.64
102.46
100.57
102.01
102.24
102.45
102.81
102.45
101.59
101.97
102.27
102.14
102.39
-1.87
-1.92
-1.76
-1.80
-1.58
-1.99
-1.87
-1.92
-1.88
-1.82
-1.77
-1.91
-1.85
-1.96
-1.85
101.33
99.33
99.88
100.66
98.99
100.01
100.36
100.53
100.93
100.62
99.82
100.06
100.42
100.18
100.53
Si
7.311
7.459
7.371
7.374
7.492
7.401
7.173
7.223
7.273
7.272
7.241
7.283
7.325
7.314
7.300
AlIV
0.647
0.513
0.629
0.626
0.508
0.594
0.827
0.768
0.683
0.699
0.743
0.663
0.659
0.671
0.680
7.958
7.971
8.000
8.000
8.000
7.995
8.000
7.991
7.956
7.971
7.985
7.946
7.984
7.985
7.979
AlV I
0.000
0.000
0.089
0.055
0.145
0.000
0.001
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
F e3+
0.222
0.180
0.288
0.274
0.259
0.215
0.304
0.281
0.262
0.248
0.258
0.253
0.266
0.254
0.272
F e2+
0.020
0.017
0.026
0.025
0.024
0.020
0.028
0.026
0.024
0.023
0.024
0.023
0.024
0.023
0.025
Mg
4.638
4.682
4.473
4.536
4.449
4.643
4.529
4.572
4.574
4.611
4.591
4.596
4.569
4.600
4.583
Ti
0.052
0.048
0.074
0.059
0.059
0.057
0.071
0.062
0.061
0.059
0.064
0.066
0.076
0.066
0.052
Mn
0.068
0.073
0.048
0.049
0.063
0.065
0.067
0.059
0.079
0.059
0.064
0.061
0.065
0.057
0.068
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
Mg
0.105
0.051
0.025
0.049
0.043
0.003
0.046
0.047
0.155
0.133
0.092
0.120
0.110
0.041
0.079
Ca
1.672
1.646
1.635
1.626
1.641
1.633
1.662
1.637
1.614
1.635
1.686
1.645
1.602
1.610
1.654
Na
0.222
0.302
0.340
0.325
0.316
0.364
0.292
0.316
0.231
0.232
0.222
0.236
0.288
0.350
0.267
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
Na
0.623
0.502
0.455
0.495
0.498
0.407
0.537
0.555
0.608
0.626
0.626
0.591
0.522
0.497
0.574
K
0.155
0.134
0.142
0.141
0.133
0.162
0.172
0.158
0.143
0.153
0.154
0.143
0.143
0.149
0.146
0.778
0.636
0.597
0.636
0.631
0.570
0.709
0.712
0.751
0.779
0.780
0.734
0.665
0.647
0.720
F
1.917
2.003
1.808
1.853
1.647
2.049
1.944
1.981
1.934
1.878
1.841
1.981
1.910
2.028
1.915
Cl
0.017
0.015
0.038
0.013
0.022
0.028
0.020
0.022
0.021
0.022
0.020
0.015
0.017
0.018
0.018
1.934
2.018
1.845
1.867
1.669
2.077
1.963
2.003
1.955
1.900
1.861
1.996
1.927
2.046
1.933
H2 O
Totale
F,Cl=O
Totale
T
C
B
A
178
O3
28a
28b
28c
29a
29b
30a
31a
31b
32a
32b
33a
33b
34a
35a
35b
SiO2
53.09
52.84
53.24
52.76
52.01
51.99
52.65
53.19
52.57
51.98
51.82
52.76
52.76
52.67
52.34
TiO2
0.48
0.47
0.40
0.52
0.53
0.53
0.58
0.53
0.57
0.54
0.29
0.22
0.52
0.65
0.57
Al2 O3
3.74
3.72
3.80
4.60
4.41
3.99
3.90
3.84
3.84
4.27
4.49
4.03
3.84
4.12
4.31
FeO
2.36
2.22
2.26
2.31
2.09
2.36
2.36
2.32
2.42
2.76
2.75
2.52
2.30
2.40
2.50
MnO
0.46
0.44
0.36
0.54
0.54
0.43
0.44
0.52
0.43
0.48
0.43
0.36
0.46
0.52
0.49
MgO
22.64
22.52
22.64
22.11
22.61
23.00
22.79
22.77
22.37
22.47
22.57
22.54
23.29
22.24
22.83
CaO
11.09
10.95
10.87
11.13
11.40
11.21
11.11
10.94
10.92
11.02
11.21
11.12
10.74
11.13
11.00
Na2 O
2.99
3.04
2.94
2.86
3.15
3.11
2.99
3.08
3.05
3.19
3.12
3.29
3.20
2.95
2.99
K2 O
0.89
0.81
0.97
0.85
0.80
0.83
0.83
0.85
0.88
0.95
0.98
0.96
0.85
0.88
0.85
F
4.75
4.65
4.39
4.16
4.49
4.65
4.72
3.84
4.59
4.95
4.59
5.01
4.73
4.32
4.56
Cl
0.05
0.06
0.06
0.06
0.08
0.06
0.07
0.04
0.09
0.08
0.06
0.10
0.06
0.09
0.08
102.56
101.74
101.96
101.93
102.09
102.15
102.51
101.94
101.76
102.72
102.31
102.94
102.74
101.96
102.59
-2.01
-1.97
-1.86
-1.77
-1.91
-1.97
-2.00
-1.63
-1.95
-2.10
-1.95
-2.13
-2.00
-1.84
-1.94
100.55
99.77
100.09
100.16
100.18
100.19
100.50
100.31
99.81
100.62
100.37
100.80
100.73
100.13
100.65
Si
7.346
7.364
7.398
7.339
7.247
7.241
7.298
7.398
7.335
7.212
7.216
7.291
7.291
7.333
7.254
AlIV
0.610
0.611
0.602
0.661
0.724
0.655
0.637
0.602
0.631
0.698
0.737
0.656
0.625
0.667
0.703
7.956
7.975
8.000
8.000
7.971
7.896
7.935
8.000
7.966
7.910
7.952
7.947
7.916
8.000
7.957
AlV I
0.000
0.000
0.020
0.093
0.000
0.000
0.000
0.029
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.010
0.000
F e3+
0.251
0.237
0.241
0.246
0.223
0.252
0.250
0.247
0.259
0.294
0.293
0.266
0.243
0.256
0.266
F e2+
0.023
0.022
0.022
0.023
0.020
0.023
0.023
0.023
0.024
0.027
0.027
0.024
0.022
0.023
0.024
Mg
4.622
4.640
4.633
4.521
4.639
4.618
4.615
4.585
4.607
4.566
4.599
4.644
4.627
4.581
4.593
Ti
0.050
0.049
0.041
0.055
0.055
0.056
0.060
0.055
0.060
0.057
0.031
0.023
0.054
0.068
0.059
Mn
0.054
0.052
0.043
0.063
0.063
0.051
0.051
0.061
0.050
0.057
0.050
0.042
0.054
0.061
0.058
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
Appendice A
Tabella A.6: (continua).
ceH2O
Totale
F,Cl=O
Totale
T
C
B
Mg
0.048
0.040
0.057
0.064
0.057
0.157
0.094
0.136
0.047
0.081
0.087
-0.001
0.172
0.035
0.125
Ca
1.645
1.635
1.619
1.660
1.702
1.674
1.650
1.631
1.633
1.638
1.673
1.647
1.591
1.661
1.634
Na
0.307
0.325
0.324
0.276
0.241
0.170
0.255
0.233
0.320
0.281
0.240
0.353
0.237
0.304
0.241
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
Na
0.495
0.495
0.468
0.495
0.611
0.670
0.548
0.598
0.505
0.576
0.603
0.528
0.621
0.493
0.561
K
0.157
0.144
0.172
0.150
0.142
0.147
0.146
0.151
0.156
0.168
0.174
0.169
0.149
0.156
0.150
0.652
0.639
0.639
0.645
0.753
0.817
0.694
0.749
0.661
0.743
0.777
0.697
0.770
0.649
0.711
F
2.079
2.048
1.929
1.829
1.979
2.046
2.070
1.689
2.025
2.171
2.021
2.187
2.066
1.900
1.999
Cl
0.011
0.013
0.014
0.015
0.018
0.013
0.016
0.010
0.022
0.019
0.014
0.023
0.013
0.020
0.020
2.089
2.061
1.943
1.844
1.997
2.060
2.086
1.699
2.046
2.189
2.035
2.210
2.079
1.920
2.019
A
O3
179
Appendice A
Tabella A.7: (continua).
36a
37b
38b
39a
39b
40a
40b
41a
41b
42a
43a
43b
44a
45a
SiO2
50.83
51.73
51.12
52.66
51.74
52.80
52.51
53.83
53.08
53.04
52.82
52.52
52.43
51.33
0.51
TiO2
0.57
0.58
0.64
0.68
0.56
0.74
0.53
0.54
0.55
0.70
0.60
0.48
0.55
Al2 O3
4.33
4.79
4.76
3.76
4.60
3.99
3.74
3.17
3.33
3.19
3.68
4.00
4.10
4.26
FeO
2.18
2.60
2.54
2.33
2.77
2.49
2.12
2.13
2.34
2.40
2.31
2.22
2.34
2.68
MnO
0.46
0.54
0.47
0.54
0.53
0.50
0.57
0.42
0.53
0.38
0.52
0.55
0.56
0.49
MgO
22.70
22.33
22.78
22.72
22.69
22.46
23.69
22.86
23.01
22.82
22.96
23.03
22.67
23.04
CaO
10.95
11.34
11.08
11.51
11.32
11.06
11.38
10.54
10.55
10.57
10.85
10.93
10.96
11.09
Na2 O
3.11
3.09
2.96
3.00
3.23
3.13
3.28
3.16
3.27
3.17
3.12
3.19
3.14
3.36
K2 O
0.86
0.90
0.86
0.89
0.97
0.86
0.68
0.81
0.83
0.95
0.80
0.81
0.79
0.87
F
4.88
4.32
4.73
4.74
4.31
4.67
5.11
4.36
4.17
4.80
4.80
4.54
4.27
4.80
Cl
0.14
0.08
0.06
0.10
0.08
0.10
0.10
0.04
0.07
0.05
0.09
0.07
0.06
0.10
102.39
H2 O
101.43
102.07
102.43
102.77
102.54
103.13
102.88
101.87
101.73
102.35
102.64
102.39
102.03
F,Cl=O
Totale
-2.09
-1.84
-2.01
-2.02
-1.83
-1.99
-2.18
-1.84
-1.77
-2.03
-2.04
-1.93
-1.81
-2.04
Totale
99.34
100.23
100.42
100.75
100.71
101.14
100.70
100.02
99.96
100.32
100.60
100.46
100.22
100.35
Si
7.151
7.216
7.118
7.292
7.195
7.284
7.248
7.471
7.400
7.358
7.309
7.290
7.303
7.153
AlIV
0.718
0.784
0.780
0.613
0.753
0.648
0.608
0.518
0.548
0.522
0.601
0.654
0.673
0.700
7.869
8.000
7.899
7.905
7.948
7.933
7.856
7.989
7.948
7.880
7.910
7.944
7.975
7.853
T
C
AlV I
0.000
0.003
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
F e3+
0.235
0.278
0.271
0.247
0.296
0.263
0.224
0.226
0.250
0.255
0.244
0.236
0.250
0.286
F e2+
0.022
0.025
0.025
0.023
0.027
0.024
0.021
0.021
0.023
0.023
0.022
0.022
0.023
0.026
Mg
4.629
4.569
4.582
4.596
4.556
4.578
4.634
4.647
4.607
4.603
4.611
4.628
4.603
4.576
Ti
0.060
0.060
0.067
0.070
0.058
0.077
0.054
0.057
0.057
0.073
0.062
0.050
0.058
0.054
Mn
0.054
0.064
0.055
0.064
0.063
0.058
0.067
0.050
0.062
0.045
0.060
0.065
0.066
0.058
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
B
Mg
0.131
0.075
0.147
0.093
0.148
0.042
0.241
0.083
0.174
0.116
0.126
0.137
0.105
0.210
Ca
1.709
1.657
1.718
1.679
1.649
1.683
1.559
1.570
1.580
1.614
1.620
1.630
1.655
1.635
Na
0.160
0.269
0.135
0.227
0.203
0.275
0.200
0.348
0.246
0.270
0.254
0.233
0.240
0.154
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
Na
0.687
0.568
0.664
0.579
0.667
0.562
0.677
0.503
0.637
0.582
0.583
0.624
0.608
0.754
K
0.155
0.160
0.153
0.158
0.171
0.152
0.120
0.143
0.147
0.169
0.141
0.143
0.140
0.154
0.842
0.728
0.817
0.736
0.839
0.714
0.798
0.646
0.784
0.751
0.724
0.767
0.749
0.907
F
2.172
1.904
2.083
2.075
1.894
2.038
2.232
1.914
1.837
2.106
2.101
1.992
1.883
2.116
Cl
0.033
0.019
0.015
0.023
0.018
0.024
0.023
0.009
0.016
0.011
0.020
0.016
0.014
0.023
2.205
1.923
2.098
2.098
1.912
2.063
2.255
1.923
1.852
2.117
2.121
2.008
1.897
2.139
A
180
O3
46a
46b
46c
47a
47b
48a
48b
48c
49a
49b
50a
53a
54a
SiO2
52.61
52.49
51.92
52.18
52.66
51.67
50.69
52.02
51.84
53.27
53.09
52.72
51.20
0.67
SiO2
0.58
0.66
0.66
0.57
0.56
0.60
0.63
0.63
0.52
0.48
0.61
0.72
Al2 O3
4.01
3.81
4.36
4.28
4.00
4.71
4.51
4.02
4.05
3.96
4.81
3.99
4.13
FeO
2.13
2.30
2.13
2.39
2.11
2.82
2.67
2.29
1.93
2.25
2.32
2.26
2.49
MnO
0.53
0.60
0.53
0.58
0.61
0.63
0.62
0.45
0.53
0.46
0.53
0.53
0.43
MgO
22.93
22.75
22.77
22.53
22.95
22.44
22.63
22.72
23.06
22.96
21.75
22.64
23.10
CaO
11.14
10.80
10.85
11.03
11.20
10.91
10.73
10.66
11.01
10.97
10.73
11.19
11.37
Na2 O
3.05
3.03
3.04
3.05
3.11
3.21
3.48
3.07
3.08
2.99
2.96
3.16
3.11
K2 O
0.79
0.86
0.85
0.89
0.76
0.89
0.88
0.74
0.77
0.79
1.01
0.81
0.83
F
4.80
4.63
4.53
4.28
4.25
4.45
4.66
4.53
4.20
4.36
4.02
4.50
4.79
Cl
0.06
0.06
0.10
0.05
0.05
0.07
0.14
0.06
0.09
0.06
0.09
0.05
0.04
102.63
102.01
101.73
101.85
102.28
102.42
101.62
101.22
101.12
102.59
101.94
102.58
102.21
-2.03
-1.96
-1.93
-1.81
-1.80
-1.89
-1.99
-1.92
-1.79
-1.85
-1.71
-1.91
-2.03
100.60
100.05
99.80
100.04
100.48
100.53
99.63
99.30
99.33
100.73
100.22
100.67
100.18
Si
7.280
7.308
7.249
7.283
7.314
7.190
7.127
7.292
7.285
7.358
7.376
7.302
7.148
AlIV
0.654
0.626
0.717
0.704
0.654
0.773
0.747
0.664
0.670
0.642
0.624
0.651
0.680
7.934
7.934
7.966
7.988
7.968
7.963
7.874
7.956
7.955
8.000
8.000
7.954
7.828
VI
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.003
0.164
0.000
0.000
F e3+
0.225
0.245
0.228
0.256
0.224
0.301
0.287
0.245
0.207
0.239
0.246
0.240
0.267
F e2+
0.021
0.023
0.021
0.023
0.021
0.028
0.026
0.023
0.019
0.022
0.023
0.022
0.024
Mg
4.631
4.592
4.619
4.592
4.624
4.535
4.547
4.612
4.656
4.633
4.442
4.600
4.588
Ti
0.060
0.070
0.070
0.060
0.059
0.062
0.066
0.066
0.055
0.049
0.063
0.075
0.070
Mn
0.062
0.070
0.063
0.069
0.072
0.074
0.074
0.054
0.063
0.054
0.062
0.062
0.051
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
Appendice A
Tabella A.8: (continua).
H2 O
F,Cl=O
Totale
T
C
Al
B
Mg
0.099
0.130
0.121
0.097
0.128
0.121
0.196
0.135
0.175
0.096
0.063
0.075
0.220
Ca
1.652
1.612
1.623
1.650
1.668
1.627
1.617
1.602
1.658
1.624
1.598
1.662
1.702
Na
0.249
0.258
0.256
0.254
0.205
0.251
0.188
0.263
0.167
0.279
0.339
0.264
0.078
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
A
Na
0.569
0.561
0.566
0.572
0.631
0.614
0.760
0.572
0.671
0.523
0.459
0.583
0.764
K
0.139
0.153
0.151
0.159
0.135
0.157
0.157
0.132
0.138
0.139
0.179
0.143
0.149
0.708
0.715
0.717
0.731
0.766
0.771
0.917
0.704
0.809
0.661
0.638
0.726
0.913
F
2.099
2.036
2.001
1.888
1.866
1.958
2.071
2.008
1.868
1.907
1.766
1.973
2.116
Cl
0.015
0.013
0.024
0.013
0.011
0.017
0.033
0.014
0.022
0.013
0.022
0.011
0.010
2.113
2.050
2.025
1.900
1.878
1.975
2.104
2.022
1.890
1.919
1.787
1.984
2.126
O3
181
Appendice A
Tabella A.9: analisi ‘quantitative’ al SEM-EDS, relative al campione 27F, effettuate attraverso il metodo della sovrapposizione degli
spettri. La separazione del F e3+ e del F e2+ è stata eseguita sulla base del dato spettroscopico Mössbauer. Nel testo è riportata la
ripartizione nei differenti siti strutturali effettuata attraverso queste analisi (Capitolo 7.3; Tabella 7.6).
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
SiO2
54.03
53.91
53.25
52.24
53.84
55.33
52.19
52.14
51.89
53.47
54.70
53.65
TiO2
0.70
0.57
0.56
0.48
0.74
0.48
0.60
0.85
0.51
0.42
0.70
0.54
Al2 O3
4.17
3.43
3.29
3.62
3.57
3.38
3.33
3.58
3.49
2.57
3.09
4.04
FeOtot
3.70
4.67
5.22
4.36
4.07
4.08
4.25
4.66
4.13
5.72
3.71
4.45
MnO
0.75
0.48
0.47
0.89
0.52
0.50
0.35
0.48
0.43
0.58
0.34
0.46
MgO
19.42
19.24
18.28
21.90
20.57
20.08
22.96
22.03
22.67
20.61
21.14
18.62
CaO
9.56
10.68
11.47
10.41
10.58
9.46
9.74
9.74
10.26
10.19
10.09
11.80
Na2 O
3.67
3.15
3.67
2.44
2.48
3.02
2.94
2.90
2.89
2.89
2.55
2.75
K2 O
1.08
0.99
0.84
0.87
0.74
0.75
0.77
0.74
0.84
0.68
0.81
0.81
F
4.46
4.46
4.46
4.46
4.46
4.46
4.46
4.46
4.46
4.46
4.46
4.46
Cl
F,Cl=O
0.11
0.08
0.12
0.07
0.07
0.10
0.06
0.07
0.08
0.07
0.07
0.08
101.65
101.65
101.65
101.75
101.64
101.64
101.65
101.65
101.65
101.66
101.65
101.66
1.90
1.90
1.91
1.89
1.89
1.90
1.89
1.89
1.90
1.89
1.89
1.90
99.75
99.76
99.75
99.85
99.75
99.74
99.76
99.76
99.75
99.77
99.76
99.77
Si
7.546
7.553
7.509
7.329
7.508
7.678
7.311
7.311
7.286
7.505
7.598
7.515
AlIV
0.454
0.447
0.491
0.598
0.492
0.322
0.550
0.591
0.577
0.424
0.402
0.485
8.000
8.000
8.000
7.928
8.000
8.000
7.861
7.902
7.863
7.930
8.000
8.000
AlV I
0.232
0.119
0.056
0.000
0.096
0.231
0.000
0.000
0.000
0.000
0.105
0.183
Fe3+
0.290
0.368
0.414
0.344
0.319
0.318
0.335
0.367
0.326
0.451
0.289
0.350
Fe2+
0.142
0.179
0.202
0.168
0.156
0.155
0.163
0.179
0.159
0.220
0.141
0.171
Mg
4.042
4.020
3.842
4.331
4.276
4.154
4.397
4.307
4.411
4.215
4.352
3.888
Ti
0.074
0.060
0.060
0.051
0.078
0.050
0.064
0.090
0.053
0.044
0.073
0.057
Mn
0.089
0.057
0.057
0.106
0.061
0.058
0.041
0.056
0.051
0.069
0.040
0.054
4.870
4.803
4.631
5.000
4.986
4.967
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
4.703
Mg
0.000
0.000
0.000
0.249
0.000
0.000
0.397
0.298
0.334
0.097
0.026
0.000
Ca
1.431
1.604
1.733
1.566
1.582
1.407
1.462
1.463
1.544
1.534
1.502
1.772
Na
0.569
0.396
0.267
0.186
0.418
0.593
0.141
0.239
0.122
0.369
0.472
0.228
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
Na
0.426
0.458
0.737
0.478
0.251
0.220
0.658
0.550
0.666
0.418
0.214
0.520
K
0.192
0.177
0.152
0.155
0.132
0.133
0.138
0.133
0.151
0.122
0.144
0.145
0.618
0.635
0.889
0.633
0.384
0.353
0.796
0.683
0.816
0.540
0.358
0.665
F
1.969
1.976
1.988
1.978
1.966
1.957
1.975
1.977
1.980
1.979
1.959
1.975
Cl
0.025
0.020
0.030
0.016
0.016
0.023
0.014
0.016
0.019
0.016
0.016
0.019
1.995
1.995
2.018
1.995
1.983
1.980
1.989
1.993
1.998
1.996
1.975
1.994
Totale
T
C
B
A
182
O3
(Na) B
0.569
0.396
0.267
0.186
0.418
0.593
0.141
0.239
0.122
0.369
0.472
0.228
(Na+K) A
0.618
0.635
0.889
0.633
0.384
0.353
0.796
0.683
0.816
0.540
0.358
0.665
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
SiO2
53.85
53.79
53.11
55.64
53.20
55.78
52.28
52.81
56.67
53.22
54.36
56.84
54.00
SiO2
0.67
0.53
0.68
0.37
0.64
0.43
0.53
0.55
0.66
0.67
0.88
0.68
0.39
Al2 O3
3.39
3.05
4.64
3.48
3.26
3.71
3.94
3.99
3.23
3.71
3.44
3.55
3.82
FeOtot
4.34
3.03
3.20
4.34
4.74
4.66
4.34
4.09
3.51
5.85
3.87
3.42
3.80
MnO
0.49
0.33
0.40
0.86
0.43
0.57
0.37
0.77
0.57
0.55
0.63
0.58
0.49
MgO
19.54
23.49
21.65
20.14
20.69
18.93
21.76
20.29
19.51
19.41
20.57
17.22
20.32
CaO
10.84
9.41
9.73
8.41
10.40
9.23
10.33
10.81
8.64
9.60
9.09
10.54
10.36
Na2 O
2.94
2.71
2.82
2.74
3.07
2.79
2.70
2.85
3.39
3.19
3.21
3.14
3.08
K2 O
1.05
0.78
0.87
1.12
0.65
1.00
0.87
0.93
0.93
0.90
1.03
1.13
0.86
F
4.46
4.46
4.46
4.46
4.46
4.46
4.46
4.46
4.46
4.46
4.46
4.46
4.46
Cl
0.08
0.06
0.09
0.11
0.10
0.10
0.07
0.10
0.09
0.08
0.11
0.09
0.07
101.64
101.64
101.65
101.67
101.64
101.66
101.65
101.66
101.66
101.65
101.66
101.65
101.66
1.90
1.89
1.90
1.90
1.90
1.90
1.89
1.90
1.90
1.90
1.90
1.90
1.89
99.75
99.75
99.75
99.77
99.74
99.76
99.76
99.76
99.76
99.75
99.76
99.75
99.77
Si
7.542
7.472
7.391
7.714
7.454
7.736
7.326
7.409
7.826
7.469
7.572
7.878
7.533
AlIV
0.458
0.500
0.609
0.286
0.538
0.264
0.651
0.591
0.174
0.531
0.428
0.122
0.467
8.000
7.972
8.000
8.000
7.992
8.000
7.977
8.000
8.000
8.000
8.000
8.000
8.000
AlV I
0.102
0.000
0.151
0.282
0.000
0.342
0.000
0.069
0.351
0.082
0.136
0.458
0.162
Fe3+
0.342
0.237
0.250
0.338
0.373
0.363
0.342
0.323
0.272
0.461
0.303
0.266
0.298
Fe2+
0.167
0.115
0.122
0.165
0.182
0.177
0.167
0.157
0.133
0.225
0.148
0.130
0.146
Mg
4.080
4.555
4.359
4.076
4.320
3.915
4.393
4.244
4.016
4.060
4.246
3.558
4.225
Ti
0.071
0.055
0.072
0.038
0.068
0.044
0.055
0.059
0.069
0.071
0.092
0.071
0.041
Mn
0.058
0.038
0.047
0.101
0.051
0.068
0.044
0.092
0.067
0.066
0.075
0.069
0.057
4.819
5.000
5.000
5.000
4.994
4.909
5.000
4.943
4.908
4.966
5.000
4.552
4.929
F,Cl=O
Totale
Appendice A
Tabella A.10:
T
C
B
Mg
0.000
0.310
0.132
0.087
0.000
0.000
0.152
0.000
0.000
0.000
0.025
0.000
0.000
Ca
1.627
1.401
1.451
1.250
1.562
1.373
1.552
1.625
1.279
1.444
1.358
1.566
1.549
Na
0.373
0.288
0.417
0.663
0.438
0.627
0.296
0.375
0.721
0.556
0.617
0.434
0.451
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
A
Na
0.426
0.443
0.345
0.075
0.396
0.124
0.439
0.402
0.186
0.312
0.249
0.410
0.383
K
0.188
0.139
0.155
0.198
0.117
0.177
0.156
0.167
0.164
0.161
0.183
0.200
0.153
0.614
0.582
0.499
0.273
0.513
0.301
0.595
0.568
0.350
0.473
0.432
0.610
0.536
F
1.975
1.959
1.962
1.955
1.975
1.956
1.976
1.978
1.947
1.979
1.964
1.954
1.967
Cl
0.019
0.014
0.021
0.026
0.024
0.023
0.016
0.024
0.021
0.019
0.026
0.021
0.016
1.994
1.973
1.983
1.980
1.999
1.979
1.992
2.002
1.968
1.998
1.990
1.975
1.983
O3
(Na) B
0.373
0.288
0.417
0.663
0.438
0.627
0.296
0.375
0.721
0.556
0.617
0.434
0.451
(Na+K) A
0.614
0.582
0.499
0.273
0.513
0.301
0.595
0.568
0.350
0.473
0.432
0.610
0.536
183
Appendice A
Tabella A.11: analisi ‘quantitative’ al SEM-EDS, relative al campione SS, effettuate attraverso il metodo della sovrapposizione degli
spettri. Nel testo è riportata la ripartizione nei differenti siti strutturali effettuata attraverso queste analisi (Capitolo 7.3; Tabella 7.6).
f2s1
f10s3
f2s4
f5s5
f4s6
f7s8
f7s9
f1s10
f1s11
f7s13
f6s14
SiO2
55.83
53.66
52.92
53.51
53.68
53.58
54.81
57.39
53.35
53.56
53.66
0.63
TiO2
0.59
0.56
0.51
0.31
0.58
0.57
0.54
0.50
0.57
0.57
Al2 O3
3.39
3.14
3.50
3.60
3.29
3.39
3.48
2.81
3.69
3.80
3.97
FeO
2.43
1.52
2.51
0.71
2.36
1.88
1.98
2.38
2.03
2.10
2.57
MnO
0.50
0.47
0.51
0.47
0.48
0.48
0.46
0.42
0.47
0.48
0.53
MgO
23.57
27.97
25.15
25.73
26.32
23.40
22.54
21.78
24.28
23.65
21.11
CaO
7.61
6.23
8.23
10.29
7.25
9.33
8.37
6.49
7.60
9.26
10.36
Na2 O
3.29
3.71
3.91
2.34
3.19
4.60
5.07
5.51
5.04
3.78
4.24
K2 O
0.79
0.71
0.71
0.84
0.86
0.76
0.76
0.74
0.78
0.80
0.81
F
4.50
4.50
4.50
4.53
4.50
4.50
4.50
4.50
4.53
4.50
4.42
Cl
0.09
0.12
0.13
0.08
0.08
0.09
0.08
0.07
0.09
0.09
0.09
H2 O
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
102.59
102.59
102.59
102.43
102.59
102.59
102.59
102.59
102.43
102.59
102.38
1.91
1.92
1.93
1.93
1.91
1.91
1.91
1.91
1.93
1.92
1.88
100.68
100.67
100.66
100.50
100.68
100.68
100.68
100.68
100.50
100.67
100.50
Si
7.649
7.388
7.346
7.369
7.393
7.432
7.569
7.859
7.395
7.413
7.481
AlIV
0.351
0.510
0.573
0.585
0.534
0.554
0.431
0.141
0.602
0.587
0.519
8.000
7.898
7.918
7.954
7.927
7.986
8.000
8.000
7.998
8.000
8.000
F,Cl=O
Totale
T
C
AlV I
0.196
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.136
0.312
0.000
0.033
0.134
Mg
4.406
4.712
4.595
4.830
4.613
4.666
4.526
4.316
4.649
4.609
4.387
Fe2+
0.279
0.175
0.291
0.082
0.272
0.218
0.229
0.273
0.236
0.243
0.299
Ti
0.061
0.058
0.053
0.033
0.060
0.060
0.057
0.051
0.059
0.059
0.066
Mn
0.058
0.054
0.060
0.055
0.056
0.056
0.053
0.048
0.056
0.056
0.062
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
4.948
B
Mg
0.409
0.932
0.579
0.451
0.792
0.174
0.115
0.132
0.368
0.270
0.000
Ca
1.117
0.919
1.224
1.519
1.071
1.388
1.239
0.952
1.128
1.374
1.549
Na
0.474
0.149
0.197
0.030
0.137
0.439
0.646
0.917
0.503
0.356
0.451
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
Na
0.399
0.840
0.856
0.596
0.714
0.799
0.711
0.547
0.850
0.658
0.696
K
0.138
0.125
0.126
0.148
0.151
0.135
0.134
0.130
0.138
0.142
0.144
0.537
0.965
0.982
0.744
0.865
0.933
0.845
0.677
0.989
0.800
0.840
F
1.950
1.959
1.976
1.972
1.960
1.974
1.965
1.949
1.988
1.970
1.948
Cl
0.020
0.028
0.031
0.019
0.020
0.021
0.019
0.017
0.021
0.021
0.020
1.970
1.988
2.007
1.991
1.980
1.995
1.984
1.966
2.008
1.991
1.968
A
184
O3
f7s15
f7s16
f5s19
f5s20
f3s21
f1s22
f1s23
f1s24
f1s25
f6s26
SiO2
52.72
53.18
53.38
53.19
57.25
53.66
54.06
53.57
52.69
54.64
0.65
TiO2
0.54
0.56
0.30
0.29
0.57
0.75
0.63
0.62
0.54
Al2 O3
3.35
3.60
3.51
3.57
4.34
3.90
3.38
3.97
3.82
3.68
FeO
1.94
2.25
1.56
0.83
2.32
1.73
2.58
2.55
2.21
2.12
MnO
0.50
0.51
0.42
0.44
0.47
0.47
0.46
0.46
0.45
0.63
MgO
22.51
21.87
24.67
25.08
21.04
23.70
22.76
24.70
24.61
22.92
CaO
7.86
11.47
10.44
11.09
11.15
7.15
8.15
8.29
7.60
8.74
Na2 O
4.03
4.62
2.13
2.48
3.91
4.81
4.98
3.56
4.08
4.64
K2 O
0.79
0.81
0.76
0.79
0.93
0.84
0.70
0.81
0.69
0.87
F
4.48
4.47
4.51
4.51
4.50
4.50
4.47
4.46
4.52
4.50
Cl
0.09
0.09
0.09
0.08
0.12
0.09
0.09
0.08
0.07
0.09
H2 O
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
102.40
102.40
102.42
102.41
102.59
102.59
102.40
102.39
102.42
102.59
1.91
1.90
1.92
1.92
1.92
1.91
1.90
1.90
1.92
1.92
100.50
100.50
100.50
100.50
100.67
100.68
100.50
100.50
100.50
100.67
Si
7.372
7.428
7.384
7.352
7.807
7.417
7.508
7.403
7.317
7.542
AlIV
0.551
0.572
0.573
0.582
0.193
0.583
0.492
0.597
0.625
0.458
7.923
8.000
7.957
7.934
8.000
8.000
8.000
8.000
7.942
8.000
F,Cl=O
Totale
Appendice A
Tabella A.12: (continua).
T
C
AlV I
0.000
0.022
0.000
0.000
0.504
0.052
0.061
0.049
0.000
0.140
Mg
4.658
4.554
4.739
4.821
4.119
4.616
4.521
4.538
4.633
4.476
F e2+
0.227
0.263
0.180
0.096
0.264
0.200
0.299
0.295
0.257
0.244
Ti
0.057
0.058
0.032
0.031
0.058
0.078
0.066
0.065
0.056
0.067
Mn
0.059
0.060
0.050
0.052
0.055
0.055
0.054
0.053
0.053
0.073
5.000
4.957
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
B
Mg
0.036
0.000
0.348
0.346
0.159
0.268
0.191
0.550
0.462
0.239
Ca
1.720
1.563
1.644
1.651
1.045
1.208
1.234
1.126
1.301
1.162
Na
0.244
0.437
0.007
0.003
0.796
0.524
0.575
0.324
0.237
0.599
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
Na
0.847
0.814
0.563
0.661
0.239
0.764
0.767
0.630
0.860
0.644
K
0.140
0.144
0.133
0.139
0.162
0.148
0.125
0.143
0.122
0.153
0.987
0.959
0.697
0.800
0.400
0.912
0.891
0.774
0.982
0.797
F
1.981
1.976
1.972
1.971
1.941
1.967
1.964
1.951
1.985
1.964
Cl
0.020
0.021
0.020
0.018
0.027
0.021
0.020
0.019
0.016
0.022
2.001
1.997
1.993
1.989
1.968
1.988
1.984
1.970
2.001
1.986
A
O3
185
Appendice A
Tabella A.13: analisi ‘quantitative’ al SEM-EDS, relative al campione 19F, effettuate attraverso il metodo della sovrapposizione degli
spettri. Nel testo è riportata la ripartizione nei differenti siti strutturali effettuata attraverso queste analisi (Capitolo 7.3; Tabella 7.6).
1
2
3
4
5
6
8
9
SiO2
58.07
56.38
57.40
52.78
53.53
57.61
56.43
54.58
TiO2
0.44
0.60
1.08
0.56
0.50
0.62
0.53
0.59
Al2 O3
3.28
4.19
2.67
4.09
3.73
3.40
2.47
2.64
FeO
3.14
2.47
3.87
2.28
2.44
3.05
3.82
4.79
MnO
0.46
0.38
0.56
0.52
0.50
0.65
0.45
0.73
MgO
20.77
20.86
21.10
23.92
23.07
19.52
21.80
22.67
CaO
7.64
9.43
7.69
9.38
10.23
9.71
8.42
7.61
Na2 O
3.30
2.53
2.49
3.71
2.89
2.40
3.28
3.38
K2 O
0.92
1.16
1.13
0.79
1.11
1.04
0.80
1.02
F
4.50
4.50
4.50
4.50
4.50
4.50
4.50
4.50
Cl
0.08
0.09
0.09
0.07
0.09
0.08
0.10
0.09
H2 O
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
102.59
102.59
102.59
102.59
102.59
102.59
102.59
102.59
1.91
1.91
1.91
1.91
1.91
1.91
1.92
1.91
100.68
100.68
100.68
100.68
100.68
100.68
100.67
100.68
F,Cl=O
Totale
T
7.931
7.730
7.877
7.324
7.429
7.903
7.783
7.598
0.069
0.270
0.123
0.668
0.571
0.097
0.217
0.402
Al
8.000
8.000
8.000
7.993
8.000
8.000
8.000
8.000
0.031
Si
186
IV
C
0.458
0.407
0.310
0.000
0.040
0.453
0.184
AlV I
4.085
4.204
4.069
4.617
4.566
3.992
4.267
4.264
Mg
0.359
0.283
0.444
0.264
0.283
0.350
0.441
0.558
F e2+
0.045
0.062
0.112
0.058
0.052
0.064
0.055
0.061
Ti
0.053
0.044
0.066
0.061
0.059
0.076
0.052
0.087
Mn
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
4.935
5.000
5.000
B
0.144
0.060
0.248
0.331
0.206
0.000
0.215
0.441
Mg
1.118
1.386
1.130
1.395
1.522
1.428
1.244
1.136
Ca
0.738
0.554
0.622
0.274
0.272
0.572
0.541
0.423
Na
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
A
0.137
0.119
0.040
0.725
0.507
0.065
0.336
0.489
Na
0.160
0.203
0.198
0.140
0.197
0.183
0.140
0.181
K
0.297
0.321
0.239
0.865
0.703
0.248
0.476
0.670
O3
1.944
1.951
1.953
1.975
1.975
1.952
1.963
1.981
F
0.018
0.020
0.020
0.016
0.020
0.019
0.024
0.020
Cl
1.962
1.972
1.973
1.991
1.995
1.971
1.987
2.001
0.738
0.554
0.622
0.274
0.272
0.572
0.541
0.423
Na B
0.297
0.321
0.239
0.865
0.703
0.248
0.476
0.670
1sF7
2sF5
3sF5
4sF7
5sF5
6sF5
7asF3
7sf12
Na+K A
11
12
13
14
15
16
17
18
19
SiO2
58.42
56.85
55.77
55.86
55.88
56.70
54.97
55.94
53.87
TiO2
0.57
0.55
0.55
0.51
0.62
0.57
0.54
0.56
0.49
Al2 O3
3.05
2.72
2.21
4.69
3.11
2.91
2.78
3.36
3.10
FeO
2.78
3.38
3.76
2.08
2.53
4.07
3.33
3.19
2.36
MnO
0.47
0.46
0.46
0.57
0.52
0.48
0.45
0.47
0.48
MgO
21.50
20.42
21.90
19.72
21.64
21.23
23.63
22.15
23.89
CaO
7.35
9.14
8.31
10.72
10.12
8.43
8.48
8.78
10.01
Na2 O
3.02
3.67
4.24
2.80
2.56
2.78
3.00
2.74
2.94
K2 O
0.84
0.82
0.82
1.06
1.04
0.85
0.81
0.83
0.86
F
4.50
4.50
4.50
4.50
4.50
4.50
4.50
4.50
4.50
Cl
0.08
0.08
0.08
0.09
0.09
0.08
0.08
0.08
0.08
H2 O
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
102.59
102.59
102.59
102.59
102.59
102.59
102.59
102.59
102.59
F,Cl=O
1.91
1.91
1.91
1.91
1.92
1.91
1.91
1.91
1.91
100.68
100.68
100.68
100.68
100.67
100.68
100.68
100.68
100.68
Si
7.949
7.839
7.729
7.684
7.700
7.807
7.592
7.693
7.461
AlIV
0.051
0.161
0.271
0.316
0.300
0.193
0.408
0.307
0.506
8.000
8.000
8.000
8.000
8.000
8.000
8.000
8.000
7.967
Totale
Appendice A
Tabella A.14: (continua).
T
C
AlV I
0.437
0.281
0.090
0.444
0.205
0.279
0.045
0.237
0.000
Mg
4.135
4.197
4.363
4.045
4.380
4.138
4.461
4.284
4.618
F e2+
0.316
0.389
0.436
0.239
0.291
0.468
0.385
0.367
0.274
Ti
0.058
0.057
0.057
0.052
0.064
0.059
0.056
0.058
0.052
Mn
0.054
0.054
0.054
0.066
0.060
0.055
0.053
0.054
0.057
5.000
4.978
5.000
4.846
5.000
5.000
5.000
5.000
5.000
B
Mg
0.227
0.000
0.161
0.000
0.066
0.220
0.405
0.258
0.315
Ca
1.072
1.351
1.234
1.581
1.494
1.243
1.255
1.294
1.486
Na
0.701
0.649
0.605
0.419
0.440
0.537
0.340
0.448
0.198
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
2.000
Na
0.097
0.334
0.534
0.329
0.244
0.205
0.464
0.281
0.591
K
0.146
0.144
0.145
0.186
0.182
0.149
0.143
0.146
0.152
0.243
0.478
0.679
0.515
0.426
0.354
0.607
0.427
0.743
F
1.936
1.962
1.972
1.958
1.961
1.959
1.965
1.957
1.971
Cl
0.019
0.019
0.019
0.021
0.021
0.019
0.018
0.019
0.020
1.955
1.981
1.991
1.978
1.982
1.979
1.984
1.976
1.991
A
O3
0.701
0.649
0.605
0.419
0.440
0.537
0.340
0.448
0.198
0.243
0.478
0.679
0.515
0.426
0.354
0.607
0.427
0.743
187
Na B
Na+K A
Elenco delle figure
1.1
carta Geologica del vulcano Etna, in cui è mostrata sul versante sud-occidentale
l’ubicazione del paese di Biancavilla [Burragato et al., 2005].
1.2
. . . . . . . . . . . . . .
3
stralcio della Carta Geologica dell’Etna alla scala 1:100.000 tratto da Romano
[1982].
2.1
2
correlazione dei prodotti etnei, in base alla suddivisione della storia dell’Etna
effettuata dai diversi autori [Branca et al., 2004].
1.3
. . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
classificazione generale degli anfiboli, escludendo gli anfiboli di Mn-Fe- Mn-Li
[Leake et al., 1997] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
2.2
classificazione degli anfiboli calcici [Leake et al., 1997]. . . . . . . . . . . . .
13
2.3
le fibre minerali naturali classificate asbesto e le fibre non normate. . . . . .
16
4.1
foto aerea dell’area di cava in località Il Calvario. . . . . . . . . . . . . . .
30
4.2
carta geologica dell’area di Biancavilla [Burragato et al., 2005]; in figura è
evidenziata l’area di cava in località Il Calvario; in figura è, inoltre, riportata
la colonna stratigrafica in località Il Calvario e con la stella è indicata la sua
ubicazione sulla carta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3
31
stralcio della Carta Topografica alla scala 1:25000 del Foglio n 269 - Adrano
modificata, relativa all’area di Biancavilla, sulla quale è stata costruita la
carta dei campioni. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4
33
fotografia di un fronte di cava in località Il Calvario (zona A); l’area dovrebbe
corrispondere alla porzione centrale del doma, attualmente non più visibile a
causa della attività di cava.
4.5
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
particolare della zona A nella cava in località Il Calvario; l’affioramento mostra litotipi di porzioni autobrecciate (sinistra) e litotipi massivi debolmente
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
particolare della zona A nella cava in località Il Calvario. . . . . . . . .
37
metasomatizzati (destra).
4.6
189
190
ELENCO DELLE FIGURE
4.7 zona L in cui è visibile un affioramento costituito da rocce autobrecciate; in
questo affioramento è stato prelevato il campione 19F. . . . . . . . . . . . .
39
4.8 zona R in cui è presente un affioramento costituito nella porzione inferiore
dalle porzioni autobrecciate del doma e nella parte superiore dai depositi
appartenenti alla colata piroclastica; in questo affioramento è stato prelevato
il campione SS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
4.9 zona F, indicata come ‘Mobilificio’ in cui è presente un affioramento costituito
dalla porzione di roccia autobrecciata. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
41
5.1 diagramma classificativo TAS [Le Bas et al., 1986, Total Alkali Silica] su cui
sono proiettati i campioni di rocce di Biancavilla. . . . . . . . . . . . . . .
47
5.2 analisi chimiche delle Terre Rare (ppm), effettuate tramite ICP-MS, nelle
rocce prelevate all’interno dei dicchi lavici. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
49
5.3 analisi chimiche delle Terre Rare effettuate tramite ICP-MS delle rocce alterate, presenti al centro del doma, che costituiscono le concrezioni; in figura è
riportata per confronto l’analisi del campione di lava inalterata 6P. . . . . .
51
5.4 analisi chimiche delle Terre Rare effettuate attraverso ICP-MS delle rocce alterate presenti come porzioni autobrecciate; in figura è riportata per confronto
l’analisi del campione di lava inalterata 6P.
. . . . . . . . . . . . . . . . .
53
5.5 foto al Microscopio Ottico Polarizzatore in cui sono visibili cristalli di plagioclasio, olivina, apatite ed ossidi di ferro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
54
5.6 fotografia al Microscopio Ottico Polarizzatore in cui sono visibili cristalli di
plagioclasio, olivina, clinopirosseno, apatite ed ossidi di ferro. . . . . . . . .
55
5.7 fotografia al SEM in BSE di un cristallo di ossido di ferro con presenza di
lamelle di ‘essoluzione’ di ilmenite.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
63
5.8 fotografie al MO della sezione 3P di un cristallo di clinopirosseno al solo
polarizzatore (sinistra) e con l’analizzatore inserito (destra); il clinopirosseno,
di colore marrone, presenta un bordo ossidato. In figura è visibile sulla sinistra
la reazione del clinopirosseno che si trasforma in fluoro-edenite, di colore
giallo-verde al solo polarizzatore. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
64
5.9 fotografia al Microscopio Ottico Polarizzatore (4X) del campione 27F in cui
sono visibili numerosi anfiboli fibrosi ed altre fasi quali, feldspato(1), apatite
(2), pirosseno (3).
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
66
ELENCO DELLE FIGURE
191
5.10 fotografia del campione SS (a) e 19F (b), effettuata al Microscopio Ottico
Polarizzatore in cui sono visibili anfiboli fibrosi oltre a feldspato alcalino,
clinopirosseno e ossidi di ferro e titanio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
67
5.11 diffrattogramma relativo al campione 27F; sono riportati i d hkl dei picchi più
significativi dei minerali presenti. Il picco grosso slargato tra ∼ 15 e 19 di
2 theta è dovuto al filtro in policarbonato usato per il recupero del materiale
da sotttoporre ad analisi diffrattometriche. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
68
5.12 diffrattogramma relativo al campione SS. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
68
6.1
lamina di fluoroflogopite rinvenuta nei prodotti metasomatizzati in località Il
Calvario, Biancavilla. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2
75
spettro parziale µFT-IR (3400-4000 cm − 1 della fluoroflogopite di Biancavilla,
in cui sono riportate per confronto le posizioni delle due bande più significative
di stretching dell’OH della fluoroflogopite idrata.
6.3
. . . . . . . . . . . . . .
78
a) foto del campione 18L al MO in cui sono visibili apatiti bianche (apt)
incluse in clinopirosseno; b) foto del campione 17L in cui è visibile un’apatite
bruno-grigiastra (apt). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4
a) foto allo stereomicroscopio di un’apatite di colore rosso, presente sulle
concrezioni delle lave; b) foto al MO di due cristalli di apatiti rosse. . . . . .
6.5
80
81
a) immagine al SEM-BSE di un cristallo di apatite rossa; b) spettro della
fluorapatite senza arsenico (centro); c) spettro della fluorapatite con presenza
di arsenico (bordo). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.6
andamento delle Terre Rare nella fluorapatite presente nelle differenti rocce,
17P inalterata, 2P e 4P (alterate). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.7
82
85
cristallo di ematite analizzato al SEM-EDS in elettroni retrodiffusi che mostra
lamine di ‘essoluzione’; al lato della figura sono riportati i relativi spettri
composizionali: area bianca (Fe), area grigia (Fe-Ti), lamelle grigie (Fe-Ti). .
6.8
87
diffrattogramma degli ossidi separati dalla roccia inalterata 6P, espresso in
ordinata in unità arbitrarie (cps); sono indicate le posizioni dei picchi in 2
theta e le corrispettive d. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.9
89
diffrattogramma degli ossidi separati dalla roccia inalterata 2P, espresso in
ordinata in unità arbitrarie (cps); sono indicate le posizioni dei picchi in 2
theta e le corrispettive d. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
90
192
ELENCO DELLE FIGURE
6.10 diagramma in cui sono proiettate le composizioni degli ossidi di ferro e titanio
analizzati nelle sezioni 6P, 2P, 17L, 18L, 19L. I simboli differenti ma con
sigla uguale, corrispondono ad ossidi analizzati che presentavano differente
morfologia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
92
6.11 immagine al SEM-BSE, di un cristallo di fluoro-edenite (1) che mostra concrescimenti di clinopirosseno (3) e di ortopirosseno (2). Al lato sono riportati
gli spettri EDS dei tre minerali concresciuti. . . . . . . . . . . . . . . . . .
96
6.12 immagine al SEM-EDS di una porzione di materiale micrometrico, in cui è
visibile l’ortopirosseno in associazione con gli altri minerali; al lato è mostrato
lo spettro relativo al cristallo indicato. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
98
6.13 immagine al SEM-EDS di due cristalli di tridimite rinvenuti in associazione con la fluoro-edenite prismatica nelle rocce alterate che costituiscono le
concrezioni. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
99
7.1 la fluoro-edenite nelle tre differenti morfologie, prismatica (A), aciculare (B)
e fibrosa (C), cosı̀ come appare nei prodotti metasomatizzati in località Il
Calvario, Biancavilla; in figura C si nota la presenza di un cristallo di fluoroedenite prismatica a cui si sovrasppongono cristalli di fluoro-edenite fibrosa.
103
7.2 a) la fluoro-edenite fibrosa del campione denominato 27F; b)la fluoro-edenite
asbestiforme del campione denominato Mob.
. . . . . . . . . . . . . . . . 104
7.3 diagramma classificativo degli anfiboli di Leake [Leake et al., 1997] utilizzato
per la classificazione dell’anfibolo presente nei prodotti di Biancavilla. Oltre
alla fluoro-edenite prismatica della località Il Calvario, nel grafico sono proiettati i punti di analisi della fluoro-edenite di reazione (capitolo 7.5), e la
fluoro-edenite studiata da [Gianfagna & Oberti, 2001]. . . . . . . . . . . . . 107
7.4
57Fe
spettro Mössbauer in Room-Temperature (RT) della fluoro-edenite pri-
smatica.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
7.5 analisi delle REE, tramite LA-ICP-MS di 11 cristalli di fluoro-edenite prismatica; i dati sono normalizzati al valore condritico [McDonough & Sun,
1995]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
7.6 diagramma classificativo di Leake et al. [1997] in cui sono riportate le analisi della fluoro-edenite prismatica e quelle delle altre fibre, queste ultime
analizzate tramite metodo SEM-EDS standardizzato. . . . . . . . . . . . . 115
ELENCO DELLE FIGURE
7.7
193
diffrattogramma relativo al campione 27F analizzato in capillare; le righe
alla base dello spettro rappresentano le due fasi presenti, identificate come
fluoro-edenite d albite [Gianfagna et al., 2006a]. . . . . . . . . . . . . . . . 117
7.8
diagramma classificativo di Leake et al. [1997] in cui sono riportate le analisi
delle fibre di fluoro-edenite 27F, 19F, SS (vedi appendice); le fibre sono state
analizzate tramite SEM-EDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
7.9
parametri spettrali delle analisi
57Fe
Mössbauer dei campioni 27F, 19F e SS;
per confronto sono inoltre riportati i dati della fluoro-edenite prismatica. . . 123
7.10 spettri Mössbauer
57Fe
dei campioni 27F, 19F, SS raccolti a temperatura
ambiente (RT). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
7.11 grafico in cui sono riportate le analisi delle Terre Rare eseguite sui campioni fibrosi 19F, 27F, SS attraverso l’ICP-MS; per confronto viene riportata
l’analisi del campione ricco in feldspato alcalino 27(70%). . . . . . . . . . . 126
7.12 grafico in cui sono riportate le analisi di confronto degli elementi minori sui
campioni fibrosi 19F, 27F, SS analizzate attraverso l’ICP-MS; per confronto
viene riportata anche l’analisi del campionericco in feldspato alcalino 27(70%). 127
7.13 immagini morfologiche effettuate attraverso il Microscopio Elettronico a Trasmissione (TEM); in basso a destra è riportata una immagine in diffrazione(SAED) effettuata allo scopo di verificare la cristallinità delle fibre. . . . . 129
7.14 cristallo di clinopirosseno con bordo coronitico di fluoro-edenite in sezione
sottile. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
7.15 cristallo di clinopirosseno con bordo coronitico di fluoro-edenite effettuata attraverso il SEM-EDS in BSE; sono inoltre riportati gli spettri composizionali
relativi ai differenti punti di analisi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
7.16 analisi effettuate con la LA-ICP-MS delle Terre Rare nella fluoro-edenite di
reazione, nel clinopirosseno e nella zona del cristallo in trasformazione (cpx
in trasf.). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
7.17 grafico in cui sono riportate le analisi effettuata attraverso LA-ICP-MS degli
elementi minori nella fluoro-edenite di reazione, nel clinopirosseno e nella zona
in trasformazione presente fra le due fasi (cpx in trasf.). . . . . . . . . . . . 132
7.18 grafico in cui sono riportate le analisi effettuata LA-ICP-MS delle REE nella
fluoro-edenite di reazione, nel clinopirosseno, nel plagioclasio e nell’apatite. . 133
7.19 grafico in cui sono riportate le analisi effettuata attraverso la LA-ICP-MS di
alcuni elementi minori nella fluoro-edenite di reazione, nel clinopirosseno, nel
plagioclasio e nell’apatite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
194
ELENCO DELLE FIGURE
7.20 sezione sottile sperimentale in cui sono visibili fasi di neoformazione, quali
plagioclasio, anfibolo; inoltre è mostrata l’analisi alla microsonda elettronica
di un cristallo, denominato cx7, che mostra la composizione dell’anfibolo. . . 137
8.1 analisi alla LA-ICP-MS delle Terre Rare nella fluoro-edenite prismatica e nei
campioni fibrosi dei campioni 19F e 27F, attraverso la ICP-MS. . . . . . . . 146
8.2 analisi alla LA-ICP-MS di alcuni elementi minori ed in traccia nella fluoroedenite prismatica e nei campioni fibrosi 19F e SS attraverso la ICP-MS. . . 147
8.3 La2 O3 /Ce2 O3 e del in alcuni cristalli rappresentativi di fluorapatite presenti
sia nella roccia inalterata che in quella alterata. . . . . . . . . . . . . . . . 150
8.4 diagramma classificativo TAS in cui sono proiettati i valori della silice rispetto
agli alcali per i tre gruppi di rocce analizzate. . . . . . . . . . . . . . . . . 151
9.1 perimetro del Sito di Interesse Nazionale di Biancavilla riportato nel D.M.
18.07.2002, G. U. n.231 del 2.10.2002
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
9.2 fibre di anfibolo fluoro-edenite rinvenuta in un campione di intonaco prelevato
in un muro dei 48 edifici di Biancavilla presi in considerazione [Bruni et al.,
2006]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
9.3 carta di campionamento ambientale di Biancavilla: 1, Cava in località Il
Calvario, 2, area di Poggio mottese, 3, Area R (superstrada), 4, zona L
(campione 19F). Le lettere A, B, C, D, E indicano le arre di campionamento
del particolato atmosferico.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
9.4 A- fibra di anfibolo fluoro-edenite ritrovata nel particolato atmosferico. BFibra di fluoro-edenite rinvenuta nel tessuto polmonare di una donna che risiede nel comune di Biancavilla; si osservano le caratteristiche forme ‘asbestos
body’ della fibra, circondata, alle estremità da corpi ferrugginosi [Bruni et al.,
2006]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
9.5 carta geologica [Burragato et al., 2005] sulla quale è stata sovrapposta l’area
di rinvenimento della fluoro-edenite. Il cerchio delimita l’area di cava in
località Il Calvario, dove è stata ritrovata per la prima volta la fluoro-edenite
prismatica. Il poligono in rosso indica la superficie in cui è stata rinvenuta la
presenza della fluoro-edenite prismatica; il poligono in blu, che si estende da
sud/sud-ovest verso nord/nord-est delimita invece l’area in cui è presente la
fluoro-edenite fibrosa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
9.6 il ‘relitto’ del Doma lavico di Santa Maria di Licodia, in provincia di Catania. 161
9.7 doma lavico di Santa Maria di Licodia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
ELENCO DELLE FIGURE
9.8
195
associazione mineralogica micrometrica al MO (20X) del materiale fine ed
incoerente del doma di Santa Maria di Licodia. Sono ben visibili le fibre
anfiboliche, oltre ad altri minerali. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
9.9
immagini SEM e relativi spettri EDS del materiale fine di Santa Maria di
Licodia. A- Immagine e microanalisi relativa all’ortopirosseno; B- Immagine
e microanalisi della fluoro-edenite fibrosa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
A.1 diffrattogramma relativo al campione 19F descritto nel Capitolo 5.3.4, nella
sezione relativa alla caratterizzazione dei minerali nel materiale micrometrico
rinvenuto nelle porzioni autobrecciate. Sono riportati i d hkl dei picchi più
significativi dei minerali presenti. Nel testo sono riportati i diffrattogrammi
relativi ai restanti campioni. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
A.2 difrattogrammi relativi agli ossidi di ferro e titanio presenti nelle rocce 2P
(in alto) e 17L (in basso). La roccia 2P, alterata, riguarda in particolare
l’analisi ai Raggi X degli ossidi di ferro e titanio con morfologia laminare; il
campione relativo alla roccia 2P in cui gli ossidi di ferro e titanio si mostrano
in granuli è, invece, riportata nel testo (Capitolo 6.4). La roccia 17L, inalterata, riguarda gli ossidi separati all’interno della roccia che non mostrano
un particolare abito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
A.3 cristallo di ematite presente nella roccia 6P, inalterata, che mostra al SEMEDS in alettroni retrodiffusi, lamine di ‘essoluzione’; al lato della figura sono
riportati i relativi spettri composizionali: area bianca (Fe), area grigia (FeTi), lamelle di grige (Fe-Ti). Nel testo sono riportati esempi di ulteriori
cristalli (Capitolo 6.4). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
A.4 cristallo di ematite presente nella roccia 2P, inalterata, al SEM-EDS in elettroni retrodiffusi; al lato della figura sono riportati i relativi spettri composizionali: la parte più chiara mostra una composizione più omogenea con Fe,
Ti, Al e Mg; la parte più scura, aumenta il Ti, è presente comunque Fe, Mg
e Al. Negli smescolamenti la fase con più Ti ha anche più Mg, rispetto alla
parte chiara. Nel testo sono riportati esempi di ulteriori cristalli (Capitolo
6.4). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
196
ELENCO DELLE FIGURE
Elenco delle tabelle
4.1
zone di campionamento: ad ogni zona corrisponde uno o più campioni; con
la lettera L si indica una natura litoide del campione, con la lettera F invece
la natura incoerente e fine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1
34
analisi chimiche degli elementi maggiori [%], effettuate tramite ICP-MS, inerenti le rocce inalterate campionate all’interno dei dicchi lavici. Le rocce 2L,
.
45
rocce alterate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
46
3L, 5L, 6L, 8L, 22L, 26L, 27L costituiscono la porzione esterna dei dicchi.
5.2
5.3
analisi chimiche degli elementi maggiori [%] effettuate tramite ICP-MS delle
analisi medie [%] rappresentative di tre cristalli di olivina analizzati tramite
la microsnda elettronica (EMPA), nelle sezioni sottili 17L e 18L. . . . . . .
5.4
analisi [%] rappresentative del clinopirosseno analizzato tramite la Microsonda Elettronica (EMPA), nelle sezioni sottili 17L, 18L, 19L2. . . . . . . . . .
5.5
57
58
analisi [%] rappresentative alla Microsonda Elettronica degli ossidi di ferro e
titanio presenti nella roccia inalterata 6P. Nelle analisi sono anche riportati i
valori di Fe3+∗ , ottenuti trasformando l’ossido di ferro ferroso in ferrico ed il
conseguente totale T otal ∗ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.6
60
analisi [%] rappresentative del plagioclasio, presente in fenocristalli, analizzato tramite la Microsonda Elettronica (EMPA), nelle sezioni sottili 17L, 18L,
19L2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.7
analisi [%] rappresentative delle apatiti analizzate tramite la Microsonda
Elettronica (EMPA), nelle sezioni sottili 17L, 18L, 19L2.
5.8
. . . . . . . . . .
62
presenza di minerali all’interno dei differenti campioni, prelevati nelle porzioni
fini autobrecciate.
5.9
61
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
65
analisi chimiche degli elementi minori ed in traccia [ppm] all’interno delle lave
inalterate e alterate, effettuate con ICP-MS. . . . . . . . . . . . . . . . . .
197
70
198
ELENCO DELLE TABELLE
5.10 analisi chimiche delle Terre Rare [ppm] all’interno delle lave inalterate e
alterate, effettuate attraverso ICP-MS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
71
6.1 analisi chimiche [%] rappresentative della fluoroflogopite, eseguite alla Microsonda Elettronica, confrontate con la composizione dello standard sintetico
(Std) di Hammouda et al. [1995]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
76
6.2 analisi degli elementi maggiori, minori, in tracce e REE [ppm] della fluoroflogopite tramite LA-ICP-MS.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
79
6.3 analisi chimiche [%] dei cristalli di fluorapatite, effettuate tramite la EMPA,
dei campioni di lava inalterata 17L, 18L, 19L e 5P e 4P delle rocce alterate.
83
6.4 analisi degli elementi minori, in tracce e Terre Rare [ppm], dei cristalli di
fluorapatite di Biancavilla, tramite LA-ICP-MS; 6P (roccia inalterata), 2P e
4P (rocce alterate). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
86
6.5 tabella dei picchi relativi agli ossidi presenti nella roccia 6P (C6) e la roccia
2P(C2). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
91
6.6 tabella dei parametri di cella dei campioni analizzati. Tutti i campioni hanno
i parametri corrispondenti a quelli dell’ematite. I campioni 17L, 19F sono in
appendice. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
91
6.7 analisi [%] rappresentative alla Microsonda Elettronica degli ossidi di ferro
e titanio dei campioni 6P e 2P. Nelle analisi sono anche riportati i valori di Fe3+∗ , ottenuti trasformando l’ossido di ferro ferroso in ferrico ed il
conseguente totale T otal ∗ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
93
6.8 analisi chimiche [%] effettuate tramite la Microsonda Elettronica sul clinopirosseno, presente nella roccia inalterata 6P e le rocce alterate 1P, 2P,
3P. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
94
6.9 analisi chimiche [%] effettuate alla Microsonda Elettronica di plagioclasio,
nella roccia inalterata 6P e delle rocce alterate 2P, 4P; in tabella è inoltre riportata la composizione del feldspato alcalino rinvenuto nelle rocce inalterate
(6P). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
95
7.1 analisi chimiche [%] alla Microsonda Elettronica di alcuni cristalli di fluoroedenite prismatica, scelti come rappresentativi della composizione. La separazione del Fe 3+ * e Fe2+ * è stata eseguita sulla base del dato spettroscopico
P
Mössbauer (Fe 3+ / F e). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
7.2 parametri spettrali e risultati dell’analisi
57Fe
Mössbauer eseguita sulla fluoro-
edenite prismatica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
ELENCO DELLE TABELLE
7.3
199
analisi degli elementi minori, in traccia e REE [ppm], eseguiti tramite la
LA-ICP-MS su alcuni cristalli rappresentativi di fluoro-edenite prismatica. . 112
7.4
composizione media di 30 analisi chimiche delle fibre anfiboliche sul campione
27F. Attraverso la spettroscopia Mössbauer è stato determinato il valore di
P
F e3+ / F e= 0.672. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
7.5
tabella relativa all’analisi strutturale del campione 27F, in cui sono riportati
per confronto i dati di Gianfagna & Oberti [2001]. . . . . . . . . . . . . . . 118
7.6
ripartizione nei differenti siti strutturali delle analisi chimiche effettuate sui
campioni fibrosi 27F, 19F, SS attraverso il SEM-EDS ; le analisi complete
sono riportate in appendice. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
7.7
analisi [%] rappresentative effettuate alla Microsonda Elettronica del cristallo
di clinopirosseno con il bordo coronitico di fluoro-edenite. . . . . . . . . . . 128
8.1
tabella riassuntiva in cui vengono indicati i campioni analizzati, il tipo di
analisi effettuate e la presenza della fluoro-edenite nelle sue differenti morfologie. 143
8.2
confronto fra i dati composizionali [%] della fluoro-edenite di Gianfagna &
Oberti [2001] e la fluoro-edenite prismatica e quella fibrosa di questo lavoro.
145
A.1 tabella dei picchi relativi agli ossidi presenti nei campioni di roccia: 2 lamine,
17L, 19L. Nel testo sono riportati i parametri di cella ricavati per tutti i
campioni (Capitolo 6.4; Tabella 6.6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
A.2 analisi chimiche alla Microsonda Eletttronica dei cristalli di fluoro-edenite prismatica che mostrano differenze nella composizione. La separazione del F e 3+∗
e del F e2+∗ è stata eseguita sulla base del dato spettroscopico Mössbauer
P
(Fe3+ / F e. Nel testo sono riportate le analisi dei cristalli rappresentativi
di fluoro-edenite, scelti in base a queste analisi (Capitolo 7.2). . . . . . . . 175
A.3 (continua). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
A.4 (continua). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
A.5 (continua). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
A.6 (continua). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
A.7 (continua). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
A.8 (continua). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
200
ELENCO DELLE TABELLE
A.9 analisi ‘quantitative’ al SEM-EDS, relative al campione 27F, effettuate attraverso il metodo della sovrapposizione degli spettri. La separazione del F e 3+
e del F e2+ è stata eseguita sulla base del dato spettroscopico Mössbauer.
Nel testo è riportata la ripartizione nei differenti siti strutturali effettuata
attraverso queste analisi (Capitolo 7.3; Tabella 7.6). . . . . . . . . . . . 182
A.10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
A.11 analisi ‘quantitative’ al SEM-EDS, relative al campione SS, effettuate attraverso il metodo della sovrapposizione degli spettri. Nel testo è riportata la
ripartizione nei differenti siti strutturali effettuata attraverso queste analisi
(Capitolo 7.3; Tabella 7.6).
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
A.12 (continua). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
A.13 analisi ‘quantitative’ al SEM-EDS, relative al campione 19F, effettuate attraverso il metodo della sovrapposizione degli spettri. Nel testo è riportata la
ripartizione nei differenti siti strutturali effettuata attraverso queste analisi
(Capitolo 7.3; Tabella 7.6). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
A.14 (continua). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
Bibliografia
Bateman, A. M., 1951. The formation of mineral deposits, Economic Mineral deposits,
John Wiley and Sons, New York, 2nd edn.
Belousova, E. A., Walters, S., Griffin, W. L., & O’ Reilly, S. Y., 2001. Trace element
signatures of apatites from granitoids of Mount Isa Inlier, North-West Queensland,
Australia, Australian Journal of Earth Science, 48, 603–619.
Belusova, E. A., 2000. Trace elements in zircon and apatite: application to petrogenesis
and mineral exploration, PhD thesis. Macquaire University, Australia.
Bojar, H. P. & Walter, F., 2006. Fluoro-magnesio-hastingsite from Delau Uroi (Hunedoara county, Romania): Mineral data crystal structure of a new amphibole
end-member, European Journal of Mineralogy, 18, 503–508.
Branca, S., Coltelli, M., & Groppelli, G., 2004. Geological evolution of Mount Etna,
in Mt. Etna Volcano Laboratory, pp. 49–63, AGU (Geophysical Monograph Series
Volume 43).
Bruni, B. M., Pacella, A., Mazziotti Tagliani, S., Gianfagna, A., & Paoletti, L., 2006.
Nature and extent of exposure to fibrous amphiboles in Biancavilla, Science of the
Total Environment, 370, 9–16.
Burragato, F., Comba, P., Baiocchi, V., Palladino, D. M., Simei, S., Gianfagna, A.,
Paoletti, L., & Pasetto, R., 2005. Geo-volcanological, mineralogical and environmental aspects of quarry materials related to pleural neoplasm in the area of Biancavilla,
Mount Etna (Eastern Sicily, Italy), Environmental Geology, 47(6), 855–868.
Calvari, S., Groppelli, G., & Pasquarè, G., 1994. Preliminary geological data on the
South-Western wall of the Valle del Bove, Mt. Etna, Sicily, Acta Vulcanologica, 5,
15–30.
201
202
BIBLIOGRAFIA
Calvari, S., Tanner, L. H., & Groppelli, G., 1998. Debris-avalanche deposits of the
Milo Lahar sequence and the opening of the Valle del Bove on Etna Volcano (Italy),
Journal of Volcanology and Geothermal Research, 87, 193–209.
Cardile, V., Renis, M., Scifo, C., Lombardo, L., Giulino, R., Mancari, B., & Panico,
A., 2004. Behaviour of new asbestos amphibole fluoro-edenite in different lung cell
systems, International Journal of Biochemistry and Cell Biology, 36, 849–860.
Chester, D. K., Duncan, A. M., Guest, J. E., & Kilburn, C. R. J., 1985. Mount Etna:
the anatomy of a volcano, London Chapman and Hall, London, 2nd edn.
Coltelli, M., Garduno, V. H., Neri, M., Pasquarè, G., & Pompilio, M., 1994. Geology
of the northern wall of the Valle del Bove, Mt Etna (Sicily), Acta Vulcanologica, 5,
55–68.
Coltelli, M., Carlo, P. D., & Vezzoli, L., 2000. Stratigraphic constraints for explosive
activity in the last 100 ka at Etna volcano (Italy), International Journal Earth
Sciences, 89, 665–677.
Comba, P., Gianfagna, A., & Paoletti, L., 2003. The pleural mesothelioma cases in
Biancavilla are related to the new fibrous amphibole fluoro-edenite, Archives of
Environmental Health, 58(4), 229–232.
Corsaro, R. A. & Cristofolini, R., 1997. Geology, geochemistry and mineral chemistry
of tholeiitic to transitional Etnean magmas, Acta vulcanologica, 9, 55–66.
Corsaro, R. A. & Cristofolini, R., 2000. Subaqueos volcanism in the Etnean area:
evidence for hydromagmatic activity and regional uplift inferred from the Castle
Rock of Acicastello, Journal of Volcanology and Geothermal Research, 95, 209–225.
Corsaro, R. A. & Pompilio, M., 2004. Dynamics of magmas at Mt. Etna: present
and past example, in Mt. Etna Volcano Laboratory, pp. 91–110, AGU (Geophysical
Monograph Series Volume 43).
Corsaro, R. A., Neri, M., & Pompilio, M., 2002. Paleo-environmental and volcanotectonic evolution of the Southern flank of Mt. Etna during the last 225 ka inferred
from the volcanic succession of the Timpe, Acireale, Sicily, Journal of Volcanology
and Geothermal Research, 113, 289–306.
BIBLIOGRAFIA
203
Cortesi, C., Fornaseri, M., Romano, R., Alessio, M., Allegri, L., Azzi, C., Bella, F.,
Calderoni, G., Follieri, M., Improta, S., Magri, D., Preite Martinez, M., Sadori, L.,
Petrone, V., & Turi, B., 1988. Cronologia
14
C di piroclastiti recenti del Monte Etna
identificazione e distribuzione dei fossili vegetali, Bollettino della Società Geologica
Italiana, 107, 531–545.
Cristofolini, R. & Romano, R., 1982. Petrologic features of the Etnean volcanic rocks,
Memorie della Società Geologica Italiana, 23, 99–115.
De Rita, D., Frazzetta, G., & Romano, R., 1991. The Biancavilla-Montalto Ignimbrite
(Etna, Sicily), Bulletin of Volcanology, 53, 121–131.
Deer, W. A., Howie, R. A., & Zussman, J., 1994. An introduction to the Rock-Forming
Minerals, Longman Scientific and Technical, London, 2nd edn.
Di Paola, M., Mastrantonio, M., Carboni, M., S. Belli, M. G., Comba, P., & Nesti, M.,
1996. La mortalità per tumore maligno della pleura in Italia negli anni 1988-1992,
Rapporti ISTISAN , 40, 30 pp.
Di Stefano, A. & Branca, S., 2002. Long-term uplift rate of the Etna volcano basement (southern Italy) from biochronological data of the Pleistocene sediments, Terra
Nova, 14, 61–68.
Doelter, W. A., 1914. Handbuch der Mineralchemie: Band II, Erste Halfte. Silicate,
Verlag Theodor Steinkopff, Dresden und Leipzig.
Dreele, A. V. & Larson, A. C., 1985-2001. GSAS Generalized Structure Analysis
System. Report Laur 86-748 , Los Alamos National Laboratory.
Duncan, A. M., 1976. Pyroclastic flow deposits in the Adrano area of Mount Etna,
Sicily, Geological Magazine, 113(4), 357–363.
Dyar, D. M., 1993. Mössbauer spectroscopy of tetrahedral Fe3+ in trioctahedral micasdiscussion, American Mineralogist, 78, 665–668.
Floss, C., Jolliff, B. L., Bewnedix, G. K., Stadermann, F. J., & Reid, J., 2006. Hammadah al Hamra 193: the first amphibole bearing winonaite, American Mineralogist,
in press.
Gemellaro, C., 1858. La vulcanologia dell’Etna, pp. 1–266, Tipografia dell’Accademia
Gioenia, Catania.
204
BIBLIOGRAFIA
Gianfagna, A. & Oberti, R., 2001. Fluoro-edenite from Biancavilla (Catania, Sicily,
Italy): crystal chemistry of a new amphibole end-member, American Mineralogist,
86, 1486–1493.
Gianfagna, A., Paoletti, L., & Ventura, P., 1997. Segnalazione di fibre di amianto
anfibolico nei prodotti lavici metasomatizzati di Monte Calvario, Biancavilla (Sicilia
Orientale), Plinius, 18, 117–119.
Gianfagna, A., Ballirano, P., Bellatreccia, F., Bruni, B., Paoletti, L., & Oberti, R.,
2003. Characterisation of amphibole fibres linked to mesothelioma in the area of
Biancavilla, Eastern Sicily, Italy, Mineralogical Magazine, 67(6), 1221–1229.
Gianfagna, A., Andreozzi, G., Ballirano, P., Mazziotti Tagliani, S., & Bruni, B. M.,
2006. Sructural and chemical contrasts between prismatic and fibrous fluoro-edenite
from Biancavilla (Sicily, Italy), Canadian Mineralogist, 45 (in press).
Gianfagna, A., Scordari, F., Mazziotti-Tagliani, S., , & Ventruti, R., 2006. Fluorophlogopite from Biancavilla (Mt Etna, Sicily, Italy): crystal chemistry of a new
F-dominant analogue of phlogopite, American Mineralogist, submitted .
Gillot, P. Y., G.Kieffer, & Romano, R., 1994. The evolution of Mount Etna in the light
of potassium-argon dating, Acta Vulcanologica, 5, 81–87.
Guest, J. E., Chester, D. K., & Duncan, A. M., 1984. The Valle del Bove, Mount Etna:
its origin and relation to the stratigraphy and structure of the volcano, Journal of
Volcanology and Geothermal Research, 21, 1–23.
Hammouda, T., Pichavant, M., Barbey, P., & Brearley, A. J., 1995. Synthesis of fluorophlogopite single crystals: applications to experimental studies, European Journal
of Mineralogy, 7(6), 1381–1387.
Hardy, J. A. & Aust, A. E., 1995. Iron in Asbestos Chemistry and Carginogenicity,
Chemical Review , 95, 97–118.
Hawthorne, F. C. & Oberti, R., 2006. On the classification of amphiboles, Canadian
Mineralogist, 44, 1–21.
Hawthorne, F. C., Oberti, R., Ungaretti, L., & Grice, J. D., 1996. A new hypercalcic amphibole with C at A site: Fluor-cannilloite from Pargas, Finland, American
Mineralogist, 81, 995–1002.
BIBLIOGRAFIA
205
Kieffer, G., 1973. Une éruption a caractères Katmaiens à l’origine de coulées ponceuses et de coulées de ponces, responsable de la formation de la caldeira du Cratère
Elliptique de l’Etna (Sicile), C.R. Académie des Sciences Paris, 277, 2321–2324.
Kieffer, G., 1979a. Les depots detritiques et pyroclastique du versant oriental de l’Etna,
Atti Accademia Gioenia Scienze Naturali di Catania, 2, 3–32.
Kieffer, G., 1979b. Une ultime phase d’activité explosive de la Valle del Bove (Etna)
vieille de 5000 ± 1130 ans et ses enseignements su l’histoire récente du grand volcan
sicilien, Académie des Sciences Paris, 270D, 3198–3201.
Kieffer, G., 1985. Evolution structurale et dinamique d’un gran volcan poligénique:
stades d’édification et activité actuelle de l’Etna (Sicile), Geological Mineralogy, 84,
1–497.
Kieffer, G. & Tanguy, J. C., 1993. L’Etna: evolution structurale, magmatique et dynamique d’un volcano poligenique, Mémoires de la Société Géologique de France, 163,
253–271.
Klerkx, J., 1968. Etude géologique et pétrologique de la Valle del Bove (Etna), PhD
thesis, Université de Liège, Belgique.
Klerkx, J., 1970. La caldéra de la Valle del Bove: sa signification dans l’évolution de
l’Etna (Sicile), Bulletin of Volcanology, 24, 726–737.
Le Bas, M. J., Le Maitre, E. W., Streickeisen, A., & Zanettin, B., 1986. A chemical
classification of volcanic rocks based on the total alkali silica diagram, Journal of
Petrology, 27, 745–750.
Leake, B. E., Wolley, A. R., Arps, C. E. S., Birch, W. D., Gilbert, M. C., Grice, J. D.,
Hawthorne, F. C., Kato, A., Kisch, H. J., Krivovichev, V. G., Linthout, K., Laird,
J., Mandarino, J., Maresch, W. V., Nickel, E., Tock, N. M. S., Schumacher, J. C.,
Smith, D. C., Stephenson, N. C. N., Ungaretti, L., Whittaker, E. J. W., & Guo,
Y., 1997. Nomenclature of amphiboles: report of the Subcommittee on amphiboles
of the International Mineralogical Association Commission on New Minerals and
Mineral Names, Mineralogical Magazine, 61, 295–321.
Lilis, R. L., 1981. Fibrous zeolite and endemic mesothelioma in Cappadocia, Turkey,
Journal of Occupational Medicine, 23, 548–550.
206
BIBLIOGRAFIA
Lupulescu, M. V., Rakovan, J., Robinson, G. W., & Hughes, J. M., 2005. Fluoropargasite, a new member of the calcic amphiboles from Edenville, Orange County, New
York, Canadian Mineralogist, 43, 1423–1428.
Lyell, C., 1859. On the structure of lavas which have consolidated on steep slopes; with
remarks on the mode of origin of Mt. Etna, and on the theory of Center of Elevation,
Philosophical Transaction of the Royal Society of London, pp. 703–785.
Marks, M., Vennemann, T., Siebel, W., & Markl, G., 2003. Quantification of magmatic hydrothermal process in a peralkaline syenite-alkali granite complex based on
textures, phase equilibria, and stable and radiogenic isotopes, Journal of Petrology,
44(7), 1247–1280.
McDonald, J., Sébastien, P., & McDonald, A., 1989. Case B. Epidemiological observations on mesothelioma and their implication for non-occupational exposure.
Non-occupational exposure to mineral fibres, IARC Scientific Publications, 90,
420–427.
McDonough, W. F. & Sun, S., 1995. The composition of the Earth., Chemical Geology,
120, 223–253.
Paoletti, L., Batisti, D., Bruno, C., Di Paola, M., Gianfagna, A., Mastrantonio, M.,
Nesti, M., & Comba, P., 2000. Unusually high incidence of malignant pleural mesothelioma in a town of eastern Sicily: an epidemiological and environmental study,
Arch. Environ. Health, 55(6), 392–398.
Peacock, M. A., 1928. The nature and origin of the amphibole asbestos of South Africa,
American Mineralogist, 13, 241–285.
Petersen, E. U., Essene, E. G., & Peacor, D. R., 1982. Fluorine end-member micas and
amphiboles, American Mineralogist, 67, 538–544.
Platania, G., 1883. Su la Xiphonite: nuovo anfibolo dell’Etna., Atti e Rendiconti della
Accademia di Scienze Letterarie e Belle Arti di Acireale. Nuova Serie, V, 55–62.
Rancourt, D. G. & Ping, J. Y., 1991. Voigt-based methods for arbitrary shape static
hyperfine parameter distributions in Mössbauer Spectroscopy, Nuclear Instruments
and Methods in Physics Research, B58, 85–97.
BIBLIOGRAFIA
207
Raudsepp, M., Turnock, A. C., & Hawthorne, F. C., 1991. Amphibole synthesis at
low pressure: what grows and what doesn’t, European Journal of Mineralogy, 3,
983–1004.
Rittmann, A., 1973. Structure and evolution of Mount Etna, Philosophical Transaction
of the Royal Society of London, 274, 5–16.
Romano, R., 1982. Succession of the volcanic activity in the Etnean area, Memorie
della Società Geologica Italiana, 23, 27–48.
Romano, R. & Guest, J. E., 1979. Volcanic geology of the summit and northern flank
of Mount Etna, Sicily, Bollettino Società Geologica Italiana, 98, 189–215.
Romano, R. & Sturiale, C., 1981. Geologia del versante sud-orientale Etneo, F 270 IV,
Bollettino della Società Geologica Italiana, 100, 15–40.
Romano, R., Lentini, F., Sturiale, C., & et alii, 1979. Carta Geologica del Monte Etna.
scala 1:50.000 C.N.R., P.F.G., I.I.V., Memorie della Società Geologica Italiana, 23
(1982).
Salvador, A., 1987. Unconformity-Bounded Stratigraphic Units, Geological Society of
American Bullettin, 98, 232–237.
Sha, L. & Chappell, B. W., 1999. Apatite chemical composition, determined by electron
microprobe and laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry, as a
probe into granite petrogenesis, Geochimica Cosmochimica Acta, 63(22), 3861–3881.
Soffritti, M., Minardi, F., Bua, L., Esposti, D., & Belpoggi, F., 2000. First experimental
evidence of peritoneal and pleural mesotheliomas induced by fluoro-edenite fibres
in Etnean volcanic material from Biancavilla (Sicily, Italy), European Journal of
Oncology, 9, 169–175.
Tanguy, J. C., Condomines, M., & Kieffer, G., 1997. Evolution of Mount Etna magma: constraints on the present feeding system and eruptive mechanism, Journal of
Volcanology and Geothermal Research, 75, 221–250.
Temel, A. & Gündogdu, M. N., 1996. Zeolite occurrences and the erionite-mesothelioma
relationship in Cappadocia, Central Anatolia, Turkey, Mineralium Deposita, 31,
539–547.
208
BIBLIOGRAFIA
Tiepolo, M., Bottazzi, P., Palenzona, M., & Vannucci, R., 2003. A laser probe coupled with ICP-Double-Focusing sector-field mass spectrometer for in situ analysis
of geological samples and U-Pb dating of zircon, The Canadian Mineralogist, pp.
259–272.
Tomita, K., Makino, K., & Yamaguchi, Y., 1996. Fluor-edenite: its occurrence and
crystal chemistry, Journal Mineralogy Petrology and Economic Geology, 91, 419–423.
Walterhausen, W. S., 1880. Der Etna, Engelman, Leipzig, 2nd edn.
Wylie, A. & Verkouteren, J., 2000. Amphibole asbestos from Libby, Montana: aspects
of nomenclature, American Mineralogist, 85, 1540–1542.
Zoltai, T., 1978. History of asbestos-related mineralogical terminology, Nat’1 Bur.
Standards Spec. Paper , 506, 1–18.
Zoltai, T., 1981. Amphibole asbestos mineralogy, in Amphiboles and other hydrous
pyriboles-mineralogy, pp. 237–278, Reviews in Mineralogy.