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Le ricerche di paleomagnetismo nascono dallo studio della magnetizzazione rimanente di rocce e sedimenti e forniscono informazioni sulle variazioni del campo magnetico terrestre alla scala del tempo geologico, cui si accompagnano una varietà di applicazioni in campo geodinamico, stratigrafico, vulcanologico e ambientale.

I dati si ottengono tramite specifiche analisi e misure di campioni di roccia affioranti lungo esposizioni stratigrafiche, o prelevati in carote di sedimenti marini e lacustri.

Le attività del laboratorio di paleomagnetismo e magnetismo ambientale vengono svolte nell’ambito di numerosi progetti scientifici nazionali ed internazionali e si avvalgono di collaborazioni scientifiche con Università ed Istituti di ricerca sia in Italia che all’estero.

Molteplici sono le tematiche di ricerca sviluppate, tra cui il Paleomagnetismo applicato alla geodinamica e alla tettonica in cui le analisi di magnetismo delle rocce vengono effettuate al fine di comprendere i processi di deformazione della crosta e ricostruire le fasi dell’orogenesi delle catene montuose.

Tra gli studi condotti in oltre 25 anni di attività, citiamo quelli sulla Catena Appenninica e su quella Alpina del Mediterraneo, le Ande e la zona di deformazione continentale Tibet-Indocina.

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Pattern di subduzione, tasso di accoppiamento tra le placche, e rotazioni paleomagnetiche nel Cile meridionale

 

Le analisi paleomagnetiche vengono applicate anche allo studio di vulcani attivi.

La datazione di lave ed ignimbriti oloceniche (ultimi 12.000 anni) con metodi paleomagnetici permette di comprenderne la storia eruttiva dei vulcani e, pertanto, di vincolare al meglio la sua attività futura e mitigare il rischio (Paleomagnetismo applicato alla vulcanologia). Tra gli studi condotti, ricordiamo la ricostruzione della storia eruttiva dei due vulcani italiani Etna e Stromboli, nonché di altri complessi vulcanici attivi localizzati in Islanda, nelle Isole Azzorre, e alle Canarie.

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Basalti colonnari a El Hierro (Canarie)

 

Il paleomagnetismo è anche il principale metodo per determinare la temperatura delle colate piroclastiche, “valanghe” di gas, frammenti di magma e di rocce che scivolano sui fianchi del vulcano ad alta velocità, rappresentando la fonte principale di rischio per le vite umane nei vulcani attivi. Questa analisi paleomagnetica è stata recentemente applicata nel Vulcano Fuego (Guatemala), dove circa 300 persone hanno perso la vita nel 2018 a causa di questo tipo di eruzione.

Le caratteristiche del campo magnetico nel passato sono ricostruite e applicate negli studi di magnetostratigrafia e stratigrafia integrata; attraverso le analisi magnetiche su successioni sedimentarie si possono infatti studiare le inversioni del campo magnetico terrestre, includendo informazioni sulle sue variazioni di (paleo)intensità. Gli studi di magnetostratigrafia possono essere integrati con analisi biostratigrafiche e datazioni radiometriche (Stratigrafia integrata) per la datazione ad alta risoluzione di eventi geologici e climatici, e per l’eventuale istituzione dei GSSP (Global Stratigraphic Section and Point). Tra gli studi, ricordiamo quelli condotti in Italia (es. Catena Appenninica); In Spagna (es. Pirenei Catalani), Iran, Turchia, isola di Malta, Nuova Zelanda, fossa di Okinawa e lungo i margini continentali Artici ed Antartici. Il miglioramento delle tecniche di misurazione e la possibilità di svolgere analisi sempre più dettagliate sulla mineralogia magnetica ha permesso di sviluppare recentemente innovative ricerche sul Magnetismo ambientale. Analisi di dettaglio della mineralogia magnetica lungo successioni sedimentarie vengono eseguite per ricostruire le variazioni paleoambientali e climatiche avvenute nel passato; queste analisi consentono di migliorare tali conoscenze sia a scala locale che globale, e di produrre nuovi vincoli alla modellizzazione degli stessi. Di particolare interesse sono i pluriennali studi condotti su sedimenti prelevati nelle zone polari nell’ambito di numerosi progetti finanziati PNRA.

Nell’ambito del Magnetismo ambientale sono state inoltre caratterizzate le proprietà magnetiche delle polveri sottili atmosferiche (PM10), analizzando per oltre un anno i filtri delle centraline delle reti di monitoraggio della qualità dell’aria operanti nella Regione Lazio, nonché le foglie degli alberi e i licheni presenti in aree urbane e industriali. In particolare, il biomonitoraggio magnetico ha permesso, a partire dal 2002, di valutare l’inquinamento da traffico veicolare a Roma su platani e lecci, gli alberi risultati più idonei per questo tipo di studi.