Dipartimento di Scienze della Terra

Descrizione del progetto

Lo studio della cristallochimica dei titanosilicati - minerali accessori comuni in rocce alcaline e peralcaline, principalmente sieniti agpaitiche a nefelina e relative rocce pegmatitiche - è un argomento di ricerca che il responsabile del progetto conduce da tempo, frutto di una collaborazione quasi decennale con i dott. Elena Sokolova e Frank C. Hawthorne (Università di Manitoba, Canada), e fino ad oggi è stato molto produttivo: 15 lavori pubblicati sui minerali Ti-disilicati.

Questo lavoro rappresenta i primi passi verso lo sviluppo di una comprensione dei rapporti tra struttura topologia e composizione chimica nei minerali complessi.

Il soggetto principale di questi studi è lo studio delle relazioni fra l’organizzazione atomica e la composizione chimica. L’interesse di tale studio risiede anche sul potenziale interesse di queste fase minerali come materiali microporosi. I risultati sono quindi d’interesse nel campo si Scienze della Terra e di Scienze di Materiali.

In un gruppo di minerali di complessità ragionevole con topologie strutturali correlate ma non identiche, la relazione generale tra la struttura e la composizione chimica topologia non è nota. Questo problema è di grande significato teorico in termini di rapporto tra struttura e composizione chimica. Generalmente sono si tiene in conto che più è complicata la disposizione strutturale e la composizione chimica di un minerale, più sono le informazioni che un minerale contiene sulle sue condizioni di formazione e sui fattori che controllano la sua architettura atomica (notare qui la forte analogia con strutture biologiche). I silicati a titanio sono alcuni dei minerali più complicati in natura, sia dal punto di vista della loro struttura e topologia che dalle loro formule chimiche.

Gli obbiettivi di questo progetto sono:

(1)    La caratterizzazione di potenziali nuove spezie minerali e nuovi Ti-silicati stratificati con strutture derivative.

(2)    La caratterizzazione di nuove spezie - la collaborazione con un gruppo di ricerca francese ha portato alla caratterizzazione di una nuova composizione relativa alla hainite. Una nuova proposta sarà inviata alla Commissione su Nuovi Minerali, Nomenclatura e Classificazione dell’IMA (CNMNC IMA)e la completa caratterizzazione sarà pubblicata su un giornale mineralogico.

(3)    La caratterizzazione della simmetria dei minerali con topologie relative alla perraultite (NaBaMn²⁺₄Ti₂(Si₂O₇)₂O₂(OH)₂F) e la bafertisite (Ba₂Fe²⁺₄Ti₂(Si₂O₇)₂O₂(OH)₄). La recente scoperta di una abbassamento di simmetria nella bobshannonite (Na₂KBa(Mn,Na)₈(Nb,Ti)₄(Si₂O₇)₄O₄(OH)₄(O,F)₂) che presenta una struttura triclinica con una frequente geminazione pseudomeroedrale, porta ad una revisione i tutte le relative strutture precedentemente proposte come monocline e sulle quale c’erano alcuni aspetti di disordinamento poco caratterizzati.

L’attività di ricerca si sviluppa nelle seguenti fasi:

(1)   Selezione di campioni preso collezioni mineralogiche museali e private

(2)   caratterizzazione diffrattometrica dei campioni preso il laboratorio di diffrattometria a cristallo singolo (SCXRD) del CrisDi e del Dipartimento di Geologia dell’Università di Manitoba (UM) a Winnipeg (Manitoba, Canada)

(3)   Caratterizzazione chimica dei cristalli studiati mediante microscopia elettronica a scansione (SEM, presso il DST) e EDS o WDS (presso l’UM)

(4)   Caratterizzazione spettroscopica: Mössbauer, Raman e/o IR

Affinamento strutturarle dei modelli e discussione di aspetti strutturali e topologici così come degli schemi di ordinamento cationico nelle strutture studiate

Cronoprogramma del Progetto di Ricerca

Primo anno:      ricerca di campione e scelta di cristalli adatta; caratterizzazione chimica (EDS/WDS, Raman, FTIR, Mössbauer)

Secondo anno:   fine raccolta dati, eventuale visita all’UM per ulteriori indagine mineralogiche e discussione dei risultati, stesura di manoscritti e partecipazione a congressi nazionali e internazionali per presentare i risultati della ricerca