Dipartimento di Scienze della Terra

• un apparato idrotermale a quattro posti External Heated Vessel, pressione massima 4 Kbar, T massima 650 °C,
• un apparato di tipo Externally Heated Pressure Vessell a 2 posti per la sintesi di campioni fino a 4 Kbar e T massima 1100 °C che dispone di TZM (Titanio-Zirconio- Molibdeno) pressure vessel (in fase di completamento);
• una pressa Psika Pressure System a mezzo solido (Single Stage Pyston Cilinder Appar.), P 25 Kbar, T 1700 °C
• un forno verticale Gefran Keos, temperatura massima 1700°C
• un forno Gelman, temperatura massima 1200°C
• un forno Gefran, temperatura massima 1100°C
• un forno Tersid Carbolite CWF 1100, temperatura massima 1100°C
• due stufe per essiccazione Binder, temperatura massima 300°C
• una stufa per essiccazione Wipa, temperatura massima 100°C
• una pressa da 30 tonnellate
• un microscopio Leitz a Nicols incrociati
• un reometro Anton Paar con software di tipo Rheolab QC;
• un picnometro ad elio (He) (Micromeritics)
• camera climatica HC 4020 attrezzata con un Regolatore di temperatura CTC-E4 (Heraeus Industritechnik)**

** [Strumentazione di proprietà del Dipartimento di Chimica, affidata in comodato d'uso al Centro
Scansetti. Responsabile della strumentazione per il Centro Scansetti: Sergio Favero Longo, Dip. Scienze della Vita e Biologia dei Sistemi".]

Il GeomatLab (laboratorio per la Vulcanologia e Petrologia Sperimentale) è situato presso il Dipartimento di Scienze della Terra dell'Università di Torino, in Via Valperga Caluso, 35. Il laboratorio, costituitosi dal 2014 sulla base del precedente laboratorio di "sintesi idrotermali e di alta pressione", è equipaggiato con strumentazione sperimentale atta ad effettuare indagini delle proprietà termochimiche, termodinamiche e reologiche di diversi materiali di interesse della geologia (e.g. esempio rocce, fusi e vetri) e dei materiali di interesse per l'industria e le scienze dei materiali al variare delle condizioni di pressione (P), temperatura (T) e del regime stress-deformativo.

Il laboratorio è equipaggiato con dispositivi per la sintesi di materiali cristallini multifase o a cristallo singolo a condizioni di intermedia ed alta P ed intermedia ed alta T. Strumentazione per la preparazione e misurazione della densità e della porosità di provini naturali e/o sperimentali è anche disponibile.

All'interno del laboratorio è anche disponibile una camera climatica che permette il trattamento termico (e.g. cicli gelo/disgelo) di campioni Studio delle proprietà di flusso e deformazione (reologia) delle miscele magmatiche in condizioni termiche transienti: sviluppo tecnologico del laboratorio.rocciosi e/o campioni biologici a condizioni di umidità controllata.

Il laboratorio è principalmente utilizzato per gli scopi della ricerca, per lo sviluppo tecnologico e la didattica, ma dispone un listino prezzi aggiornato per lo sviluppo di collaborazione con enti e/o privati.

APPLICAZIONI/LINEE DI RICERCA.

Alcuni esempi di ricerca che è possibile sviluppare nel GeomatLab ed alcuni recenti risultati sono di seguito riportati:

Studio delle proprietà di flusso e deformazione (reologia) delle miscele magmatiche in condizioni termiche transienti: sviluppo tecnologico del laboratorio.

Le proprietà di trasporto sia a micro- che a macro-scala sono tra le proprietà di maggiore rilevanza per la caratterizzazione dei tempi di scala a cui avvengono i processi geologici che avvengono in ambito magmatologico e vulcanologico. Esse governano gli spostamenti del magma in profondità e ne determinano le dinamiche di risalita ed intrusione profonda od estrusione in superficie.

L'evoluzione di tali proprietà è funzione delle cinetiche di disequilibrio che avvengono durante i processi di trasporto stessi e sono regolati sia dai processi di flusso (ovvero dalle condizioni stress-deformative) che dai processi termodinamici (e.g. raffreddamento e le transizioni di fase). Questi processi determinano anche lo stile eruttivo di un certo evento vulcanico e la dinamica di messa in posto e.g. di colate laviche o flussi piroclastici.

E' per tale motivo che il modellamento delle proprietà reologiche assume particolare importanza. Esso permette la valutazione dello stile eruttivo di un certo sistema vulcanico e, tramite l'impiego anche di modelli di simulazione numerica, la previsione degli scenari eruttivi.

Alcuni recenti risultati in questo settore sono stati ottenuti realizzando un prototipo di reometro (strumento per la misurazione della viscosità) che permettesse durante la fase di deformazione stessa di  monitorare l'andamento della cristallizzazione e definirne l'effetto sulla reologia e, per contro, osservarel'effetto dei tassi di deformazione sulla cristallizzazione stessa.

I seguenti sono alcuni recenti articoli (i primi in questo settore nelle Scienze della Terra) che trattano questo argomento:

• Kolzenburg S., Giordano D., Cimarelli C., Dingwell D.B. (2016) In situ thermal characterization of cooling/crystallizing lavas during rheology measurements and implications for lava flow emplacement. Geoch. Cosmoch. Acta, 195, 244 - 258;
• Kolzenburg S., Giordano D., Thordarson T., Höskuldsson A., Dingwell D.B. (2016). The rheological evolution of the 2014/15 eruption at Holuhraun, Central Iceland;

Studi di equilibrio delle fasi e delle sintesi sia dei cristalli che dei materiali sintetici per scopi sia geologici che industriali ;

Il laboratorio è finalizzato alla sintesi di materiali cristallini a differenti temperature, alla loro osservazione mediante microscopio e alla loro successiva preparazione per misure di diffrattometria a raggi-X. Il laboratorio ospita quindi un'ampia varietà di forni e stufe e tutta l'attrezzatura necessaria per preparare un campione di cui si vogliano misurare alcune caratteristiche fisiche in condizioni di alta pressione in situ (due celle ad incudini di diamante ETH Type, un calibro digitale, un microtrapano spark eroder).

• Benna, P., Bruno, E., 2015. Single-crystal in situ high-temperature structural investigation on strontium feldspar. Am. Mineral. 86, 690-696. doi:10.2138/am-2001- 5-609
• Benna, P., Bruno, E., 2003. Single-crystal in situ high-temperature structural investigation of the I(1)over-bar- I2/c phase transition in Ca0.2Sr0.8Al2Si2O8 feldspar. Am. Mineral. 88, 1532-1541.
• Benna, P., Bruno, E., 2001. Single-crystal in situ high-temperature structural investigation on strontium feldspar. Am. Mineral. 86, 690-696.
• Benna, P., Chiari, G., Bruno, E., 1987. Structural Modifications in Clinopyroxene Solid-Solutions - the Ca-Mg and Ca-Sr Substitutions in the Diopside Structure. Mineral. Petrol. 36, 71-84. doi:10.1007/BF01164370
• Benna, P., Tribaudino, M., Bruno, E., 2000. I(I)over-bar- I2/c ferroelastic phase transition in the Ca0.2Pb0.8Al2Si2O8feldspar as a function of temperature. Mineral. Mag. 64, 285-290. doi:10.1180/002646100549184
• Benna, P., Tribaudino, M., Bruno, E., 1995. Al-Si Ordering in Sr-Feldspar Sral2si2o8 - Ir, Tem and Single-Crystal Xrd Evidences. Phys. Chem. Miner. 22, 343-350.
• Nestola, F., Ballaran, T.B., Benna, P., Tribaudino, M., Bruno, E., 2004. High-pressure phase transitions in Ca(0.2)Sr(0.8)Al(2)O(8) feldspar. Am. Mineral. 89, 1474-1479.
• Nestola, F., Secco, L., Bruno, M., Prencipe, M., Martignago, F., Princivalle, F., Dal Negro, A., 2009. The effect of non-stoichiometry on the high-temperature behaviour of MgAl2O4 spinel. Mineral. Mag. 73, 301-306. doi:10.1180/minmag.2009.073.2.301

Studio dell'effetto delle condizioni (micro-)climatiche su materiali inorganici ed organici;

La camera per test climatici in dotazione al laboratorio consente di esporre materiali/provini di dimensioni centimetriche a cicli controllati di temperatura ed umidità relativa. Lo strumento è funzionale alla simulazione controllata di cicli di gelo/disgelo di rocce e suoli, oltre che alla valutazione degli effetti delle condizioni (micro-)climatiche su materiali inorganici ed organici di interesse per i beni culturali e per le problematiche di salute ambientale.

• S.E. Favero-Longo, F. Turci, M. Tomatis, R. Compagnoni, R. Piervittori, B. Fubini (2009). The effect of weathering on ecopersistence, reactivity, and potential toxicity of naturally occurring asbestos and asbestiform minerals. JOURNAL OF TOXICOLOGY AND ENVIRONMENTAL HEALTH. PART A, vol. 72(5), p. 305-314, ISSN: 1528-7394, doi:10.1080/15287390802529864

La preparazione dei materiali destinati alla sperimentazione nel Geomalab devono essere preparati negli opportuni laboratori di preparazione. Alcuni materiali (come ad esempio i vetri) talvolta mantengono al loro interno un certo stress e possono esplodere quando sottoposti ad una certa sollecitazione (e.g. meccanica, termica). Si raccomanda pertanto l'uso di adeguate protezioni (occhiali e guanti).

L'utilizzo di qualsiasi forno di alta o bassa temperature richiede la valutazione dei materiali che vengono riscaldati o fusi. Alcuni di questi materiali potrebbero infatti emettere sostanze gassose potenzialmente pericolose (e.g. fluoruri). EStudio delle proprietà di flusso e deformazione (reologia) delle miscele magmatiche in condizioni termiche transienti: sviluppo tecnologico del laboratorio.' pertanto necessario informare il responsabile del laboratorio per una adeguata valutazione delle precauzioni da prendere. L'utilizzo dei forni sopra menzionati richiede l'impiego di occhiali sia per la protezione meccanica (semplici occhiali di protezione) che per la protezione dalla potenziale elevata luminosità che avviene al di sopra della specifica temperatura radiante del materiale. In questo ultimo caso è necessario indossare gli occhiali scuri disponibili in laboratorio. In qualsiasi caso i crogioli riscaldati devono essere inseriti nel forno o prelevati da esso mediante l'impiego di pinze di adeguata lunghezza e degli adeguati quanti per la bassa ed alta temperatura. La pulizia di crogioli contenenti vetri residuali richiede normalmente l'impiego di acido fluoridrico e può essere fatta solo dalle persone autorizzate al loro impiego e sotto cappa aspirante nei laboratori preposti.

Nel caso di utilizzo di polveri industriali o materiali macinati è necessario disporre delle mascherine e di quanti.

I materiali destinati all'impiego nei sistemi di contenimento per le sintesi idrotermali "pressure vessels", siano essi in lega di acciaio "nimonic" o "TZM" hanno una bassa tossicità in quanto contenenti basse concentrazioni di metalli con bassa tossicità. Si raccomanda di maneggiare questi materiali con gli appositi guanti disponibili in laboratorio.

A causa della potenziale pericolosità, in laboratorio è vietato mangiare. Nel caso in cui si lavori con sostanze pericolose o con materiali da destinare all'impiego nei forni, si raccomanda di utilizzare pantaloni lunghi e camice.

Dopo qualsiasi attività in laboratorio è bene lavarsi le mani con i saponi disponibili nel laboratorio.

 (*) Da concordare con i responsabili

Nota: Alle tariffe potranno essere aggiunti i costi per lo sviluppo/ottimizzazione del metodo, interpretazione/elaborazione dati e redazione rapporti. Tariffe scontate vengono applicate in caso di "pacchetti" di analisi, previo accordo con il Responsabile o con il Direttore del Dipartimento. Le tariffe riportate nel tariffario sono applicabili ad analisi di routine riguardanti il singolo campione. Nel caso di esigenze specifiche, legate ad esempio ad analisi complesse o ad analisi di numeri particolarmente elevati di campioni, è possibile la stipula di opportuni contratti specifici.